通信システム及び通信装置
【課題】コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間の信号の送受信を確実に行うことができる通信システム及び通信装置を提供する。
【解決手段】出力回路２０は、電圧発生源２１で生成したコントロールパイロット信号を入力回路６０へ送出する。出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、コントロールパイロット通信信号の鈍りを大きくしない直列共振回路３１と通信部３０との直列回路を接続してある。入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路７１と通信部７０との直列回路を接続してある。
【解決手段】出力回路２０は、電圧発生源２１で生成したコントロールパイロット信号を入力回路６０へ送出する。出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、コントロールパイロット通信信号の鈍りを大きくしない直列共振回路３１と通信部３０との直列回路を接続してある。入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路７１と通信部７０との直列回路を接続してある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と、該車両に給電するための給電装置との間の通信を行う通信システム及び該通信システムを構成する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に対応する技術として環境技術に注目が集まっている。このような環境技術としては、例えば、二次電池を搭載し、従来のようなガソリンを消費するエンジンに代えて駆動装置としてモータを採用した電気自動車や、ハイブリッド自動車などに関するものが実用化されている。
【０００３】
このような電気自動車やハイブリッド自動車などの車両は、外部の給電装置に接続された充電プラグを車両に設けられた給電口のコネクタに接続して、車両の外部から二次電池を充電することができる構成となっている。
【０００４】
車両に給電する際の車両と給電装置（充電スタンド）との間のインタフェースは、すでに規格化されている。例えば、給電装置側に設けられた出力回路と、車両側に設けられた入力回路との間でコントロールパイロット線と称される信号線を設け、出力回路から入力回路に対して所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することにより、給電装置と車両との間で車両の充電状態などの情報を確認することができる（非特許文献１参照）。
【０００５】
一方で、コントロールパイロット線に通信信号を重畳させて給電装置と車両との間で、さらに種々の情報の送受信を行うことができる通信システムも検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】SAE International(Society of Automotive Engineers International)、SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE、2010-01 （ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ・インターナショナル、サーフェイス ビークル リコメンディッド プラクティス、２０１０年１月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合、周波数帯域を決定する素子の値によっては、コントロールパイロット信号の歪が大きくなり、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信ができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間の信号の送受信を確実に行うことができる通信システム及び該通信システムを構成する通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る通信システムは、車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、前記車両に設けられ、前記信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部とを備え、前記第１及び第２直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る通信システムは、第１発明において、前記第１及び第２直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記第１及び第２直列共振回路は、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有することを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る通信システムは、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記車両は、前記信号線に介装され、前記矩形波信号を通過させるローパスフィルタを更に備え、前記ローパスフィルタは、前記第２通信部の接続位置と入力回路との間に位置することを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る通信装置は、所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る通信装置は、所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る通信装置は、複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る通信装置は、複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１７】
第１発明、第５発明及び第７発明にあっては、第１通信部は、給電装置に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線（例えば、コントロールパイロット線と接地線）間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。また、第２通信部は、車両に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。直列共振回路は、例えば、インダクタ、キャパシタ及び抵抗の直列回路である。すなわち、第１通信部と第１直列共振回路との直列回路を信号線間に接続するとともに、第２通信部と第２直列共振回路との直列回路を信号線間に接続する。第１及び第２通信部は、直列共振回路を介して信号線に所望の周波数帯域の通信信号を重畳させることにより通信を行う。所望の周波数帯域は、例えば、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ（ＦＳＫ：frequency shift keying）である。
【００１８】
第１及び第２直列共振回路は、出力回路が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断する。所定の矩形波の周波数は、例えば、１ｋＨｚである。これにより、出力回路が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）の高調波成分が第１通信部及び第２通信部へ伝搬することにより、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信を確実に行うことができる。
【００１９】
第２発明、第６発明及び第８発明にあっては、第１及び第２直列共振回路は、出力回路が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断する。これにより、出力回路が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）のさらに高次の高調波成分が第１通信部及び第２通信部へ伝搬することを遮断することにより、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間の信号の送受信を一層確実に行うことができる。
【００２０】
第３発明にあっては、第１及び第２直列共振回路は、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有する。直列共振回路の共振周波数を設定するためには、キャパシタ、インダクタの値を通過帯域に合わせて任意に設定することができる。しかし、コントロールパイロット線に通信回路を接続する場合には、キャパシタ、インダクタを任意の値としたときに、コントロールパイロット信号の歪が生じる。そこで、直列共振回路のキャパシタの値を所定値（例えば、１ｎＦ）以下に固定した上で、所要の共振周波数（通過帯域）が得られるように直列共振回路のインダクタの値を設定することにより、共振周波数をシフトさせ、所要の１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を実現することができる。
【００２１】
第４発明にあっては、矩形波信号を通過させるローパスフィルタを、第２通信部の接続位置と入力回路との間に設ける。これにより、入力回路において、矩形波信号の読取誤差を防止し、波形の鈍りを改善することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図３】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図４】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図５】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図６】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図７】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図８】通信部間の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図９】通信部間の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態３の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】ローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。
【図１３】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図１４】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る通信システムの実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と給電装置とは、インレット５（「給電口」、「コネクタ」とも称する）を介して電気的に接続される。給電装置はＡＣ電源６を備える。ＡＣ電源６は、電源線１（ＡＣＬ）、電源線２（ＡＣＮ）を通じて車両の充電器７に電気的に接続される。充電器７には、バッテリ（二次電池）８を接続してある。
【００２５】
これにより、給電装置からの充電ケーブルに接続されたプラグ（不図示）をインレット５に接続することにより、ＡＣ電力を車両へ供給することができ、車両に搭載されたバッテリ８を充電することができる。
【００２６】
本実施の形態の通信システムは、給電装置に設けられた通信装置１０、車両に設けられた通信装置５０などを備える。
【００２７】
通信装置１０は、所定の周波数の矩形波信号（「コントロールパイロット信号」とも称する）を出力する出力回路２０、第１通信部としてコントロールパイロット通信以外の通信を行うための通信部３０、直列共振回路３１などを備える。
【００２８】
通信装置５０は、コントロールパイロット信号が入力される入力回路６０、第２通信部としてコントロールパイロット通信以外の通信を行うための通信部７０、直列共振回路７１などを備える。
【００２９】
出力回路２０は、矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する電圧発生源２１、抵抗２２、キャパシタ２３、マイコン２４、バッファ２５などを備える。電圧発生源２１は、例えば、周波数が１ｋＨｚであって、ピーク値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する。コントロールパイロット信号のデューティ比は、例えば、２０％であるが、これに限定されるものではない。矩形波信号は、デューティ比が０から１００％まで変更可能な信号であり、例えば、±１２Ｖの一定電圧も含む。出力回路２０は、抵抗２２を介して車両に設けられた入力回路６０へコントロールパイロット信号を送出する。
【００３０】
キャパシタ２３は、例えば、出力回路２０で発生するノイズを低減するために設けられている。抵抗２２の値は、例えば、１．０ｋΩ、キャパシタ２３のキャパシタンスは、例えば、２．２ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
バッファ２５は、出力回路２０の出力電圧を検出する電圧検出部としての機能を有し、キャパシタ２３の両端電圧を検出し、検出結果をマイコン２４へ出力する。
【００３２】
マイコン２４は、電圧発生源２１で生成する矩形波信号を調整する調整部としての機能を有する。これにより、出力回路２０は、±１２Ｖの一定電圧、及び任意のデューティ比（０より大きく、１００より小さい）であって波高値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することができる。
【００３３】
入力回路６０は、キャパシタ６１、ダイオード６２、バッファ６３、マイコン６４、抵抗部６５などを備える。バッファ６３は、抵抗部６５の両端電圧Ｖｏｕｔを検出してマイコン６４へ出力する。なお、抵抗部６５の両端電圧に代えて、キャパシタ６１の両端の電圧を検出してもよい。
【００３４】
抵抗部６５は、複数の抵抗及び開閉スイッチなどを備え、マイコン６４からの信号により開閉スイッチを開閉することにより、抵抗値を変化させる（調整する）ことができる。
【００３５】
マイコン６４は、抵抗部６５の電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を調整する調整部としての機能を有する。すなわち、マイコン６４は、車両の状態（例えば、充電に関連する状態）に応じて電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を変化させる。電圧Ｖｏｕｔの値に応じて、給電装置と車両とは、充電に関連する状態を検出することができる。
【００３６】
例えば、電圧Ｖｏｕｔが１２Ｖである場合は、車両の充電プラグが未接続である状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが９Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２．７４ｋΩに設定され、車両の充電プラグが接続され、充電待ちの状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが６Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は８８２Ωに設定され、充電中の状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが３Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２４６Ωに設定され、充電中であって充電場所を換気する必要がある状態であることを示す。
【００３７】
キャパシタ６１は、例えば、入力回路６０に侵入するノイズを低減するために設けられている。抵抗部６５の抵抗値は、例えば、２．７４ｋΩ、８８２Ω、２４６Ω程度であり、キャパシタ６１のキャパシタンスは、例えば、１．８ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
出力回路２０と入力回路６０とは、複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）を介して電気的に接続されている。なお、接地線３もコントロールパイロット線であるとみなすことができる。
【００３９】
通信部３０及び通信部７０は、出力回路２０と入力回路６０との間に設けられた複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）に所要の通信帯域の通信信号を重畳させることにより通信を行う。通信部３０及び通信部７０の間で送受信される情報は、例えば、車両ＩＤに関するもの、充電制御（充電の開始または終了など）に関するもの、充電量の管理（急速充電、充電量の通知など）に関するもの、課金の管理などに関するもの、ナビゲーションの更新に関するもの等、コントロールパイロット信号による情報より多様性に富んでいる。
【００４０】
通信部３０及び通信部７０は、例えば、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）方式を利用した変調回路、復調回路などを備える。通信部３０及び通信部７０が行う通信の通信帯域は、例えば、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚである。
【００４１】
出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路３１と通信部３０との直列回路を接続してあり、通信部３０は、直列共振回路３１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００４２】
入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路７１と通信部７０との直列回路を接続してあり、通信部７０は、直列共振回路７１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００４３】
すなわち、通信部３０及び通信部７０は、直列共振回路３１、７１を介して直接信号線間に接続され、信号線に通信信号を重畳させることにより通信を行う。このような、変圧器を用いない方式を直接方式あるいはキャパシティブ方式と称することができる。
【００４４】
直列共振回路３１は、抵抗３１１、キャパシタ３１２、インダクタ３１３の直列回路である。同様に、直列共振回路７１は、抵抗７１１、キャパシタ７１２、インダクタ７１３の直列回路である。キャパシタ３１２、７１２、インダクタ３１３、７１３の各値は、直列共振回路の共振周波数が通信部３０及び通信部７０の通信帯域と合致するように、設定することができる。なお、キャパシタ３１２、７１２、インダクタ３１３、７１３の各値の設定方法は後述する。
【００４５】
直列共振回路３１、７１は、出力回路２０が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断する。所定の矩形波の周波数は、例えば、１ｋＨｚである。これにより、出力回路２０が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）の高調波成分が通信部３０、７０へ伝搬することを防止して、矩形波信号が歪むことを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００４６】
さらに、直列共振回路３１、７１で出力回路２０が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断するようにしてもよい。これにより、出力回路２０が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）のさらに高次の高調波成分が通信部３０、７０へ伝搬することを遮断することにより、矩形波信号が歪むことを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を一層確実に行うことができる。
【００４７】
図２ないし図５は入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。図中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００４８】
図２の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒ（電圧が１０％から９０％に到達するまでの時間）が４０μｓとなっている。この場合、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が生じているので、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信ができない確率が高くなる。
【００４９】
図３の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１４μｓとなっている。この場合、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が低減され、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００５０】
図４の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが０．１ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなっている。この場合も、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が低減され、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００５１】
図５の例は、直列共振回路３１、７１、通信部３０、７０を具備しない場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなっている。直列共振回路３１、７１、通信部３０、７０を具備しないにもかかわらず、立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなるのは、出力回路２０、信号線３、４及び入力回路６０間に存在する浮遊容量などの影響であるが、実用上問題はない。
【００５２】
上述のように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを所定値（例えば、１ｎＦ）以下にすることにより、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の歪を実用上問題ないレベルにまで小さくすることができる。
【００５３】
直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを大きくした場合（例えば、８．２ｎＦなど）、高周波（例えば、矩形波信号の周波数の高調波成分）に対するインピーダンスが小さくなり、出力回路２０が生成する矩形波信号が通信部３０、７０へ伝搬するため、矩形波信号が歪む。キャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを小さく（例えば、１ｎＦ以下）することにより、矩形波信号が通信部３０、７０へ伝搬することを防止し、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができる。
【００５４】
直列共振回路３１、７１は、通信部３０、７０の通信帯域に合致するように、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有する。直列共振回路３１、７１の共振周波数を設定するためには、キャパシタ、インダクタの値を通過帯域に合わせて任意に設定することができる。しかし、コントロールパイロット線に通信回路を接続する場合には、キャパシタ、インダクタを任意の値としたときに、コントロールパイロット信号の歪が生じる。すなわち、従来の技術では、所望の共振周波数を得るためのキャパシタ、インダクタの値の組み合わせを選択することはできたとしても、所望の共振周波数を得た上で、コントロールパイロット信号の歪みが大きくなることを防止するためには、どのような値を採用すればよいかは不明であった。
【００５５】
そこで、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを所定値（例えば、１ｎＦ）以下に固定した上で、所要の共振周波数（通過帯域）が得られるように直列共振回路３１、７１のインダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐを設定することにより、コントロールパイロット信号の歪を防止しつつ、共振周波数をシフトさせ、所要の１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を実現することができる。なお、キャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐの所定値は、１ｎＦに限定されるものではない。
【００５６】
図６及び図７はコントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。図６及び図７において、横軸は周波数を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００５７】
図６の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが１．０μＨであり、図２の例に対応するものである。図６に示すように、電圧Ｖｏｕｔが、３ｄＢ減少する周波数は、約９ｋＨｚである。
【００５８】
図７の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが８．２μＨであり、図３の例に対応するものである。図７に示すように、電圧Ｖｏｕｔが、３ｄＢ減少する周波数は、約３０ｋＨｚである。
【００５９】
図６及び図７から分かるように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを小さくすることにより、低周波でのインピーダンスが高くなり、コントロールパイロット信号の高調波成分が通信部３０、７０（ＥＣＵ等も含む）に流れることを防止することができ、その結果、コントロールパイロット信号の歪あるいは立ち上がりの鈍り、立ち下がりの鈍りを防止することができる。
【００６０】
図８及び図９は通信部３０、７０間の伝送特性の一例を示す説明図である。図８及び図９において、横軸は周波数を示し、縦軸は通信部３０、７０の間のコントロールパイロット線４における減衰率、すなわち伝送路減衰量（電圧低下）を示す。また、図８及び図９は、直列共振回路３１、７１の共振周波数を１．８ＭＨｚとした場合の伝送特性を表す。
【００６１】
図８の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが１．０μＨであり、図２、図６の例に対応するものである。図８から分かるように、１．８ＭＨｚ帯域付近で−８ｄＢの伝送特性を示している。
【００６２】
また、図９の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが８．２μＨであり、図３、図７の例に対応するものである。図９から分かるように、１．８ＭＨｚ帯域付近で−５ｄＢの伝送特性を示している。
【００６３】
図８及び図９から分かるように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを変化させても、伝送特性は同程度である。
【００６４】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、直列共振回路を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。
【００６５】
図１０は実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１との違いは、直列共振回路３１、７１に代えて、カップリングキャパシタ３２、７２、変圧器３３、７３を備える点である。
【００６６】
すなわち、出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、カップリングキャパシタ３２、３２及び変圧器３３の直列回路を接続してあり、通信部３０は、変圧器３３を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００６７】
また、入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、カップリングキャパシタ７２、７２及び変圧器７３の直列回路を接続してあり、通信部７０は、変圧器７３を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００６８】
すなわち、通信部３０及び通信部７０は、信号線間に変圧器３３、７３を接続して信号線に電圧を重畳させることにより通信を行う。このような方式を線間通信方式と称することができる。なお、実施の形態１と同様の箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】
実施の形態２においても、カップリングキャパシタ３２、７２のキャパシタンスを所定値以下にすることにより、実施の形態１と同様に、コントロールパイロット信号の歪又は立ち上がりの鈍りを防止することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１において、コントロールパイロット線にローパスフィルタを介装させる構成である。なお、以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については実施の形態１と同様の符号を付し、実施の形態１を参照するものとし、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
図１１は実施の形態３の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３は、入力回路５０に接続するコントロールパイロット線４にローパスフィルタ９０を介装させる構成である。ローパスフィルタ９０は、通信部７０の接続位置と入力回路５０との間に位置し、所定の周波数より低周波の信号、即ちコントロールパイロット信号等の所定の周波数の矩形波信号を通過させる。また、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ等の帯域の通信信号に対してはハイインピーダンスとなるため、通信信号を遮断する遮断手段としても機能する。
【００７２】
図１２はローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。ローパスフィルタ９０は、図１２に示すように、例えば、インダクタンスが１．５ｍＨであるコイル及び１．０ｋΩの抵抗を並列に配置した回路として構成される。
【００７３】
図１３は入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。図中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、実施の形態１に係る図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００７４】
図１３において、実線は、ローパスフィルタ９０を設けた場合の波形を示し、破線は、ローパスフィルタ９０を設けない場合の波形を比較用に示している。図１３に示すように、ローパスフィルタ９０を設けることにより、コントロールパイロット信号の鈍りが改善されていることが明らかであり、これにより読取誤差の抑制等の効果が見込める。
【００７５】
図１４はコントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。図１４において、横軸は周波数を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、実施の形態１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００７６】
図１４において、実線は、ローパスフィルタ９０を設けた場合の波形を示し、破線は、ローパスフィルタ９０を設けない場合の波形を比較用に示している。図１４に示すように、ローパスフィルタ９０を設けることにより、２００ｋＨｚ以上の周波数帯で減衰が大きく、通信信号が混入することを防止していることが読み取れる。通信信号の混入を防止することにより、読取誤差の抑制等の効果が見込まれる。
【００７７】
実施の形態３では、コントロールパイロット線にローパスフィルタを介装する構成を示したが、本発明は、これに限らず、接地線にローパスフィルタを介装するようにしても良く、更には、コントロールパイロット線及び接地線の双方にローパスフィルタを介装するようにしても良い。
【００７８】
また、車両側だけでなく、給電装置側のコントロールパイロット線或いは接地線、又は双方にローパスフィルタを介装するようにしても良い。
【００７９】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
３ 接地線（コントロールパイロット線）
４ コントロールパイロット線
１０、５０ 通信装置
２０ 出力回路
２１ 電圧発生源
２２ 抵抗
２３ キャパシタ
２４ マイコン
２５ バッファ
３０、７０ 通信部
３１、７１ 直列共振回路
３１１、７１１ 抵抗
３１２、７１２ キャパシタ
３１３、７１３ インダクタ
３２、７２ カップリングキャパシタ
３３、７３ 変圧器
６０ 入力回路
６１ キャパシタ
６２ ダイオード
６３ バッファ
６４ マイコン
６５ 抵抗部
９０ ローパスフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と、該車両に給電するための給電装置との間の通信を行う通信システム及び該通信システムを構成する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化に対応する技術として環境技術に注目が集まっている。このような環境技術としては、例えば、二次電池を搭載し、従来のようなガソリンを消費するエンジンに代えて駆動装置としてモータを採用した電気自動車や、ハイブリッド自動車などに関するものが実用化されている。
【０００３】
このような電気自動車やハイブリッド自動車などの車両は、外部の給電装置に接続された充電プラグを車両に設けられた給電口のコネクタに接続して、車両の外部から二次電池を充電することができる構成となっている。
【０００４】
車両に給電する際の車両と給電装置（充電スタンド）との間のインタフェースは、すでに規格化されている。例えば、給電装置側に設けられた出力回路と、車両側に設けられた入力回路との間でコントロールパイロット線と称される信号線を設け、出力回路から入力回路に対して所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することにより、給電装置と車両との間で車両の充電状態などの情報を確認することができる（非特許文献１参照）。
【０００５】
一方で、コントロールパイロット線に通信信号を重畳させて給電装置と車両との間で、さらに種々の情報の送受信を行うことができる通信システムも検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】SAE International(Society of Automotive Engineers International)、SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE、2010-01 （ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ・インターナショナル、サーフェイス ビークル リコメンディッド プラクティス、２０１０年１月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合、周波数帯域を決定する素子の値によっては、コントロールパイロット信号の歪が大きくなり、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信ができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間の信号の送受信を確実に行うことができる通信システム及び該通信システムを構成する通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る通信システムは、車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、前記車両に設けられ、前記信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部とを備え、前記第１及び第２直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る通信システムは、第１発明において、前記第１及び第２直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記第１及び第２直列共振回路は、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有することを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る通信システムは、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記車両は、前記信号線に介装され、前記矩形波信号を通過させるローパスフィルタを更に備え、前記ローパスフィルタは、前記第２通信部の接続位置と入力回路との間に位置することを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係る通信装置は、所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係る通信装置は、所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１５】
第７発明に係る通信装置は、複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１６】
第８発明に係る通信装置は、複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、前記直列共振回路は、前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする。
【００１７】
第１発明、第５発明及び第７発明にあっては、第１通信部は、給電装置に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線（例えば、コントロールパイロット線と接地線）間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。また、第２通信部は、車両に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。直列共振回路は、例えば、インダクタ、キャパシタ及び抵抗の直列回路である。すなわち、第１通信部と第１直列共振回路との直列回路を信号線間に接続するとともに、第２通信部と第２直列共振回路との直列回路を信号線間に接続する。第１及び第２通信部は、直列共振回路を介して信号線に所望の周波数帯域の通信信号を重畳させることにより通信を行う。所望の周波数帯域は、例えば、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ（ＦＳＫ：frequency shift keying）である。
【００１８】
第１及び第２直列共振回路は、出力回路が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断する。所定の矩形波の周波数は、例えば、１ｋＨｚである。これにより、出力回路が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）の高調波成分が第１通信部及び第２通信部へ伝搬することにより、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信を確実に行うことができる。
【００１９】
第２発明、第６発明及び第８発明にあっては、第１及び第２直列共振回路は、出力回路が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断する。これにより、出力回路が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）のさらに高次の高調波成分が第１通信部及び第２通信部へ伝搬することを遮断することにより、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間の信号の送受信を一層確実に行うことができる。
【００２０】
第３発明にあっては、第１及び第２直列共振回路は、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有する。直列共振回路の共振周波数を設定するためには、キャパシタ、インダクタの値を通過帯域に合わせて任意に設定することができる。しかし、コントロールパイロット線に通信回路を接続する場合には、キャパシタ、インダクタを任意の値としたときに、コントロールパイロット信号の歪が生じる。そこで、直列共振回路のキャパシタの値を所定値（例えば、１ｎＦ）以下に固定した上で、所要の共振周波数（通過帯域）が得られるように直列共振回路のインダクタの値を設定することにより、共振周波数をシフトさせ、所要の１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を実現することができる。
【００２１】
第４発明にあっては、矩形波信号を通過させるローパスフィルタを、第２通信部の接続位置と入力回路との間に設ける。これにより、入力回路において、矩形波信号の読取誤差を防止し、波形の鈍りを改善することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路と入力回路との間のコントロールパイロット信号の送受信を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図３】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図４】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図５】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図６】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図７】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図８】通信部間の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図９】通信部間の伝送特性の一例を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態３の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】ローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。
【図１３】入力回路で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。
【図１４】コントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態１）
以下、本発明に係る通信システムの実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と給電装置とは、インレット５（「給電口」、「コネクタ」とも称する）を介して電気的に接続される。給電装置はＡＣ電源６を備える。ＡＣ電源６は、電源線１（ＡＣＬ）、電源線２（ＡＣＮ）を通じて車両の充電器７に電気的に接続される。充電器７には、バッテリ（二次電池）８を接続してある。
【００２５】
これにより、給電装置からの充電ケーブルに接続されたプラグ（不図示）をインレット５に接続することにより、ＡＣ電力を車両へ供給することができ、車両に搭載されたバッテリ８を充電することができる。
【００２６】
本実施の形態の通信システムは、給電装置に設けられた通信装置１０、車両に設けられた通信装置５０などを備える。
【００２７】
通信装置１０は、所定の周波数の矩形波信号（「コントロールパイロット信号」とも称する）を出力する出力回路２０、第１通信部としてコントロールパイロット通信以外の通信を行うための通信部３０、直列共振回路３１などを備える。
【００２８】
通信装置５０は、コントロールパイロット信号が入力される入力回路６０、第２通信部としてコントロールパイロット通信以外の通信を行うための通信部７０、直列共振回路７１などを備える。
【００２９】
出力回路２０は、矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する電圧発生源２１、抵抗２２、キャパシタ２３、マイコン２４、バッファ２５などを備える。電圧発生源２１は、例えば、周波数が１ｋＨｚであって、ピーク値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する。コントロールパイロット信号のデューティ比は、例えば、２０％であるが、これに限定されるものではない。矩形波信号は、デューティ比が０から１００％まで変更可能な信号であり、例えば、±１２Ｖの一定電圧も含む。出力回路２０は、抵抗２２を介して車両に設けられた入力回路６０へコントロールパイロット信号を送出する。
【００３０】
キャパシタ２３は、例えば、出力回路２０で発生するノイズを低減するために設けられている。抵抗２２の値は、例えば、１．０ｋΩ、キャパシタ２３のキャパシタンスは、例えば、２．２ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
バッファ２５は、出力回路２０の出力電圧を検出する電圧検出部としての機能を有し、キャパシタ２３の両端電圧を検出し、検出結果をマイコン２４へ出力する。
【００３２】
マイコン２４は、電圧発生源２１で生成する矩形波信号を調整する調整部としての機能を有する。これにより、出力回路２０は、±１２Ｖの一定電圧、及び任意のデューティ比（０より大きく、１００より小さい）であって波高値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することができる。
【００３３】
入力回路６０は、キャパシタ６１、ダイオード６２、バッファ６３、マイコン６４、抵抗部６５などを備える。バッファ６３は、抵抗部６５の両端電圧Ｖｏｕｔを検出してマイコン６４へ出力する。なお、抵抗部６５の両端電圧に代えて、キャパシタ６１の両端の電圧を検出してもよい。
【００３４】
抵抗部６５は、複数の抵抗及び開閉スイッチなどを備え、マイコン６４からの信号により開閉スイッチを開閉することにより、抵抗値を変化させる（調整する）ことができる。
【００３５】
マイコン６４は、抵抗部６５の電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を調整する調整部としての機能を有する。すなわち、マイコン６４は、車両の状態（例えば、充電に関連する状態）に応じて電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を変化させる。電圧Ｖｏｕｔの値に応じて、給電装置と車両とは、充電に関連する状態を検出することができる。
【００３６】
例えば、電圧Ｖｏｕｔが１２Ｖである場合は、車両の充電プラグが未接続である状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが９Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２．７４ｋΩに設定され、車両の充電プラグが接続され、充電待ちの状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが６Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は８８２Ωに設定され、充電中の状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが３Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２４６Ωに設定され、充電中であって充電場所を換気する必要がある状態であることを示す。
【００３７】
キャパシタ６１は、例えば、入力回路６０に侵入するノイズを低減するために設けられている。抵抗部６５の抵抗値は、例えば、２．７４ｋΩ、８８２Ω、２４６Ω程度であり、キャパシタ６１のキャパシタンスは、例えば、１．８ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
出力回路２０と入力回路６０とは、複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）を介して電気的に接続されている。なお、接地線３もコントロールパイロット線であるとみなすことができる。
【００３９】
通信部３０及び通信部７０は、出力回路２０と入力回路６０との間に設けられた複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）に所要の通信帯域の通信信号を重畳させることにより通信を行う。通信部３０及び通信部７０の間で送受信される情報は、例えば、車両ＩＤに関するもの、充電制御（充電の開始または終了など）に関するもの、充電量の管理（急速充電、充電量の通知など）に関するもの、課金の管理などに関するもの、ナビゲーションの更新に関するもの等、コントロールパイロット信号による情報より多様性に富んでいる。
【００４０】
通信部３０及び通信部７０は、例えば、ＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）方式を利用した変調回路、復調回路などを備える。通信部３０及び通信部７０が行う通信の通信帯域は、例えば、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚである。
【００４１】
出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路３１と通信部３０との直列回路を接続してあり、通信部３０は、直列共振回路３１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００４２】
入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、直列共振回路７１と通信部７０との直列回路を接続してあり、通信部７０は、直列共振回路７１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００４３】
すなわち、通信部３０及び通信部７０は、直列共振回路３１、７１を介して直接信号線間に接続され、信号線に通信信号を重畳させることにより通信を行う。このような、変圧器を用いない方式を直接方式あるいはキャパシティブ方式と称することができる。
【００４４】
直列共振回路３１は、抵抗３１１、キャパシタ３１２、インダクタ３１３の直列回路である。同様に、直列共振回路７１は、抵抗７１１、キャパシタ７１２、インダクタ７１３の直列回路である。キャパシタ３１２、７１２、インダクタ３１３、７１３の各値は、直列共振回路の共振周波数が通信部３０及び通信部７０の通信帯域と合致するように、設定することができる。なお、キャパシタ３１２、７１２、インダクタ３１３、７１３の各値の設定方法は後述する。
【００４５】
直列共振回路３１、７１は、出力回路２０が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断する。所定の矩形波の周波数は、例えば、１ｋＨｚである。これにより、出力回路２０が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）の高調波成分が通信部３０、７０へ伝搬することを防止して、矩形波信号が歪むことを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００４６】
さらに、直列共振回路３１、７１で出力回路２０が生成する所定の矩形波の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断するようにしてもよい。これにより、出力回路２０が生成する所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）のさらに高次の高調波成分が通信部３０、７０へ伝搬することを遮断することにより、矩形波信号が歪むことを防止することができ、コントロールパイロット線にコントロールパイロット通信回路以外の通信回路を接続した場合でも、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を一層確実に行うことができる。
【００４７】
図２ないし図５は入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。図中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００４８】
図２の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒ（電圧が１０％から９０％に到達するまでの時間）が４０μｓとなっている。この場合、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が生じているので、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信ができない確率が高くなる。
【００４９】
図３の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１４μｓとなっている。この場合、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が低減され、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００５０】
図４の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが０．１ｎＦである場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなっている。この場合も、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号には、歪が低減され、出力回路２０と入力回路６０との間の信号の送受信を確実に行うことができる。
【００５１】
図５の例は、直列共振回路３１、７１、通信部３０、７０を具備しない場合を示し、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなっている。直列共振回路３１、７１、通信部３０、７０を具備しないにもかかわらず、立ち上がり時間Ｔｒが１０μｓとなるのは、出力回路２０、信号線３、４及び入力回路６０間に存在する浮遊容量などの影響であるが、実用上問題はない。
【００５２】
上述のように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを所定値（例えば、１ｎＦ）以下にすることにより、入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の歪を実用上問題ないレベルにまで小さくすることができる。
【００５３】
直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを大きくした場合（例えば、８．２ｎＦなど）、高周波（例えば、矩形波信号の周波数の高調波成分）に対するインピーダンスが小さくなり、出力回路２０が生成する矩形波信号が通信部３０、７０へ伝搬するため、矩形波信号が歪む。キャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを小さく（例えば、１ｎＦ以下）することにより、矩形波信号が通信部３０、７０へ伝搬することを防止し、矩形波信号の歪みが大きくなることを防止することができる。
【００５４】
直列共振回路３１、７１は、通信部３０、７０の通信帯域に合致するように、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有する。直列共振回路３１、７１の共振周波数を設定するためには、キャパシタ、インダクタの値を通過帯域に合わせて任意に設定することができる。しかし、コントロールパイロット線に通信回路を接続する場合には、キャパシタ、インダクタを任意の値としたときに、コントロールパイロット信号の歪が生じる。すなわち、従来の技術では、所望の共振周波数を得るためのキャパシタ、インダクタの値の組み合わせを選択することはできたとしても、所望の共振周波数を得た上で、コントロールパイロット信号の歪みが大きくなることを防止するためには、どのような値を採用すればよいかは不明であった。
【００５５】
そこで、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを所定値（例えば、１ｎＦ）以下に固定した上で、所要の共振周波数（通過帯域）が得られるように直列共振回路３１、７１のインダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐを設定することにより、コントロールパイロット信号の歪を防止しつつ、共振周波数をシフトさせ、所要の１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を実現することができる。なお、キャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐの所定値は、１ｎＦに限定されるものではない。
【００５６】
図６及び図７はコントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。図６及び図７において、横軸は周波数を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００５７】
図６の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが１．０μＨであり、図２の例に対応するものである。図６に示すように、電圧Ｖｏｕｔが、３ｄＢ減少する周波数は、約９ｋＨｚである。
【００５８】
図７の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが８．２μＨであり、図３の例に対応するものである。図７に示すように、電圧Ｖｏｕｔが、３ｄＢ減少する周波数は、約３０ｋＨｚである。
【００５９】
図６及び図７から分かるように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを小さくすることにより、低周波でのインピーダンスが高くなり、コントロールパイロット信号の高調波成分が通信部３０、７０（ＥＣＵ等も含む）に流れることを防止することができ、その結果、コントロールパイロット信号の歪あるいは立ち上がりの鈍り、立ち下がりの鈍りを防止することができる。
【００６０】
図８及び図９は通信部３０、７０間の伝送特性の一例を示す説明図である。図８及び図９において、横軸は周波数を示し、縦軸は通信部３０、７０の間のコントロールパイロット線４における減衰率、すなわち伝送路減衰量（電圧低下）を示す。また、図８及び図９は、直列共振回路３１、７１の共振周波数を１．８ＭＨｚとした場合の伝送特性を表す。
【００６１】
図８の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが８．２ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが１．０μＨであり、図２、図６の例に対応するものである。図８から分かるように、１．８ＭＨｚ帯域付近で−８ｄＢの伝送特性を示している。
【００６２】
また、図９の例は、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐが１．０ｎＦであり、インダクタ３１３、７１３のインダクタンスＬｐが８．２μＨであり、図３、図７の例に対応するものである。図９から分かるように、１．８ＭＨｚ帯域付近で−５ｄＢの伝送特性を示している。
【００６３】
図８及び図９から分かるように、直列共振回路３１、７１のキャパシタ３１２、７１２のキャパシタンスＣｐを変化させても、伝送特性は同程度である。
【００６４】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１では、直列共振回路を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。
【００６５】
図１０は実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１との違いは、直列共振回路３１、７１に代えて、カップリングキャパシタ３２、７２、変圧器３３、７３を備える点である。
【００６６】
すなわち、出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、カップリングキャパシタ３２、３２及び変圧器３３の直列回路を接続してあり、通信部３０は、変圧器３３を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００６７】
また、入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、カップリングキャパシタ７２、７２及び変圧器７３の直列回路を接続してあり、通信部７０は、変圧器７３を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。
【００６８】
すなわち、通信部３０及び通信部７０は、信号線間に変圧器３３、７３を接続して信号線に電圧を重畳させることにより通信を行う。このような方式を線間通信方式と称することができる。なお、実施の形態１と同様の箇所は、同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】
実施の形態２においても、カップリングキャパシタ３２、７２のキャパシタンスを所定値以下にすることにより、実施の形態１と同様に、コントロールパイロット信号の歪又は立ち上がりの鈍りを防止することができる。
【００７０】
（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１において、コントロールパイロット線にローパスフィルタを介装させる構成である。なお、以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については実施の形態１と同様の符号を付し、実施の形態１を参照するものとし、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
図１１は実施の形態３の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３は、入力回路５０に接続するコントロールパイロット線４にローパスフィルタ９０を介装させる構成である。ローパスフィルタ９０は、通信部７０の接続位置と入力回路５０との間に位置し、所定の周波数より低周波の信号、即ちコントロールパイロット信号等の所定の周波数の矩形波信号を通過させる。また、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ等の帯域の通信信号に対してはハイインピーダンスとなるため、通信信号を遮断する遮断手段としても機能する。
【００７２】
図１２はローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。ローパスフィルタ９０は、図１２に示すように、例えば、インダクタンスが１．５ｍＨであるコイル及び１．０ｋΩの抵抗を並列に配置した回路として構成される。
【００７３】
図１３は入力回路６０で受信するコントロールパイロット信号の波形の一例を示す説明図である。図中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、実施の形態１に係る図１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００７４】
図１３において、実線は、ローパスフィルタ９０を設けた場合の波形を示し、破線は、ローパスフィルタ９０を設けない場合の波形を比較用に示している。図１３に示すように、ローパスフィルタ９０を設けることにより、コントロールパイロット信号の鈍りが改善されていることが明らかであり、これにより読取誤差の抑制等の効果が見込める。
【００７５】
図１４はコントロールパイロット信号の伝送特性の一例を示す説明図である。図１４において、横軸は周波数を示し、縦軸は電圧を示す。当該電圧は、実施の形態１で例示する電圧Ｖｏｕｔである。
【００７６】
図１４において、実線は、ローパスフィルタ９０を設けた場合の波形を示し、破線は、ローパスフィルタ９０を設けない場合の波形を比較用に示している。図１４に示すように、ローパスフィルタ９０を設けることにより、２００ｋＨｚ以上の周波数帯で減衰が大きく、通信信号が混入することを防止していることが読み取れる。通信信号の混入を防止することにより、読取誤差の抑制等の効果が見込まれる。
【００７７】
実施の形態３では、コントロールパイロット線にローパスフィルタを介装する構成を示したが、本発明は、これに限らず、接地線にローパスフィルタを介装するようにしても良く、更には、コントロールパイロット線及び接地線の双方にローパスフィルタを介装するようにしても良い。
【００７８】
また、車両側だけでなく、給電装置側のコントロールパイロット線或いは接地線、又は双方にローパスフィルタを介装するようにしても良い。
【００７９】
開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
３ 接地線（コントロールパイロット線）
４ コントロールパイロット線
１０、５０ 通信装置
２０ 出力回路
２１ 電圧発生源
２２ 抵抗
２３ キャパシタ
２４ マイコン
２５ バッファ
３０、７０ 通信部
３１、７１ 直列共振回路
３１１、７１１ 抵抗
３１２、７１２ キャパシタ
３１３、７１３ インダクタ
３２、７２ カップリングキャパシタ
３３、７３ 変圧器
６０ 入力回路
６１ キャパシタ
６２ ダイオード
６３ バッファ
６４ マイコン
６５ 抵抗部
９０ ローパスフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、
前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、
前記車両に設けられ、前記信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部と
を備え、
前記第１及び第２直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１及び第２直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２直列共振回路は、
１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記車両は、
前記信号線に介装され、前記矩形波信号を通過させるローパスフィルタを更に備え、
前記ローパスフィルタは、
前記第２通信部の接続位置と入力回路との間に位置する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項８】
複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項１】
車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、
前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、
前記車両に設けられ、前記信号線間に第２直列共振回路を介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部と
を備え、
前記第１及び第２直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１及び第２直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１及び第２直列共振回路は、
１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通過帯域を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記車両は、
前記信号線に介装され、前記矩形波信号を通過させるローパスフィルタを更に備え、
前記ローパスフィルタは、
前記第２通信部の接続位置と入力回路との間に位置する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項６】
所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項７】
複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第９高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【請求項８】
複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える車両において、
前記信号線間に直列共振回路を介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部を備え、
前記直列共振回路は、
前記所定の周波数を基本波とした第１５高調波以上の高調波を遮断することを特徴とする通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３８７６０（Ｐ２０１３−３８７６０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９２５５（Ｐ２０１１−２５９２５５）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【Ｆターム（参考）】
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