電力線通信システム、コネクタ装置及び電力線通信装置
【課題】給電装置との間で充電ケーブルを介した電力線通信を行う車輌にて、電力線通信用の装置の小型化が可能な電力線通信システム、コネクタ装置及び電力線通信装置の提供。
【解決手段】電力線通信に必要な電磁誘導式信号変換器及びフィルタをコネクタ装置３に設け、電磁誘導式信号変換器を介して電力線通信を行う電力線通信部をＥＣＵに設ける。コネクタ装置３の円筒部３２から延出したＡＣ線１１、１２間に、コンデンサ１６、信号配線１７及びコンデンサ１６を直列接続する。電磁誘導式信号変換器は、筒状部３２に嵌合されるトロイダルコア１５ｃに信号配線１７を巻回して１次コイル及び電力線通信部に接続される信号配線１３をトロイダルコア１５ｃに巻回して２次コイルにて構成する。コネクタ装置３の筒状部３２に、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７、１３を納める切り欠き３２ａ、３２ｂを形成する。
【解決手段】電力線通信に必要な電磁誘導式信号変換器及びフィルタをコネクタ装置３に設け、電磁誘導式信号変換器を介して電力線通信を行う電力線通信部をＥＣＵに設ける。コネクタ装置３の円筒部３２から延出したＡＣ線１１、１２間に、コンデンサ１６、信号配線１７及びコンデンサ１６を直列接続する。電磁誘導式信号変換器は、筒状部３２に嵌合されるトロイダルコア１５ｃに信号配線１７を巻回して１次コイル及び電力線通信部に接続される信号配線１３をトロイダルコア１５ｃに巻回して２次コイルにて構成する。コネクタ装置３の筒状部３２に、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７、１３を納める切り欠き３２ａ、３２ｂを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等の車輌と、給電装置とを充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して車輌に搭載された電力線通信装置及び給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システム、車輌に搭載され、給電装置からの電力供給のための充電ケーブルを接続するコネクタ装置、及びコネクタ装置に接続された充電ケーブルを介して給電装置との電力線通信を行う電力線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ及びバッテリ等の装置を搭載し、バッテリに蓄積した電力にてモータを駆動することで走行する電気自動車及びハイブリッド自動車が普及し始めている。電気自動車は外部の給電装置からバッテリへの充電を行う必要があり、またハイブリッド自動車であっても外部の給電装置からバッテリへの充電を可能としたプラグインハイブリッド自動車がある。外部からバッテリへの充電を行う車輌においては、外部の給電装置に接続された充電ケーブルのプラグを車輌に設けられた給電口のコネクタ装置に接続して、給電装置から車輌のバッテリへ充電ケーブルを介した電力供給が行われ、バッテリが充電される。
【０００３】
特許文献１においては、互いに区画された直流受電部及び交流受電部を単一構造の受電コネクタ内に配置すると共に、受電コネクタの開口端面全域を開閉自在に覆う第１のキャップと、この第１のキャップに設けられて、交流受電部に対応する位置に開口された透設孔を閉塞可能にする第２のキャップとを有する構成とし、交流受電部及び直流受電部を集約して一体化構造とした電気自動車用充電コネクタが提案されている。
【０００４】
一方で、給電装置から車輌のバッテリへの充電を行う場合、充電制御のための情報、及び、充電量又は課金の管理等を行うための情報を、車輌及び給電装置の間で送受信する通信機能が必要となる。
【０００５】
特許文献２においては、複数の電動車輌と供給管理装置とが電力線通信を行い、各々が交流電力を供給可能に構成された複数の電動車輌から共通の電力消費部への交流電力の供給を可能とした電力システムが提案されている。この電力システムでは、電力線通信により供給開始指示を受信した複数の車輌が識別ＩＤ（IDentifier）を他の車輌へ送信し、いずれかの車輌がマスターであると決定して他の車輌へマスターの通知を送信する。マスターの車輌は、自身の周期に従う交流電圧を生成し、他の車輌はマスターの車輌に同期した交流電圧を生成し、複数の車輌が連携して電力負荷への電力供給を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９２８２６号公報
【特許文献２】特開２００８−０３５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の電力システムのように、車輌と外部の装置とが電力線通信を行うためには、電力線に信号を重畳させると共に電力線に重畳された信号を取り出すためのカップリングトランスなどの部品を回路基板に実装した電力線通信装置（ＰＬＣ（Power Line Communication）車載器）を車輌に搭載する必要がある。カップリングトランスなどの部品は小型化するにもある程度の限度があるため、ＰＬＣ車載器（の回路基板）が大型化する傾向があった。電気自動車などの車輌では多数の電子機器が搭載され、車輌内における機器の配設スペースは限られているため、ＰＬＣ車載器の小型化が望まれる。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、給電装置との間で充電ケーブルを介した電力線通信を行う機能を備えた車輌において、電力線通信を実現するための装置の小型化を可能とする電力線通信システム、コネクタ装置及び電力線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力線通信システムは、車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して前記車輌に搭載された電力線通信装置及び前記給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システムにおいて、前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、前記電力線通信装置は、前記充電ケーブルに含まれる前記２本の電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、前記給電装置は、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、前記電力線通信装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの２本の電力供給用配線と、前記給電装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電力線通信システムは、前記電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を有し、該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るコネクタ装置は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、２本の電力用供給用内部配線とを含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線とを備えるコネクタ装置において、前記２本の電力用供給用内部配線に接続する信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記複数の接続端子を収容する収容部と、前記収容部に突設され、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部とを備え、前記信号変換器は、前記筒状部の外周りに配された環状磁性体と、該環状磁性体に巻回され、フィルタ回路を介して前記２本の電力供給用内部配線間に接続された第１の信号配線と、前記環状磁性体に巻回された第２の信号配線とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記環状磁性体は、前記筒状部に外嵌するようにしてあり、前記筒状部には、前記環状磁性体に巻回された前記第１の信号配線及び前記第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きが形成してあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記フィルタ回路は、前記第１の信号配線の一端及び一方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと、前記第１の信号配線の他端及び他方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る電力線通信装置は、前記コネクタ装置と、前記第２の信号配線に接続され、前記コネクタ装置の前記環状磁性体、前記第１の信号配線及び第２の信号配線にて構成される電磁誘導式の信号変換器により電力線通信を行う電力線通信部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る電力線通信装置は、車輌に接続された充電ケーブルを介して外部装置との間で電力線通信を行う電力線通信装置において、前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを備え、該信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を備え、該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設け、電力線通信装置の小型化（コネクタ装置を含めた車輌内における電力線通信のための装置全体での小型化）を実現する。
コネクタ装置は、充電ケーブルとの接続を行うための複数の接続端子を収容する収容部に、接続端子に接続された複数の内部配線を挿通させる筒状部を設け、この筒状部の外周りに信号変換器のコアをなす環状磁性体を配する。筒状部を挿通する複数の内部配線には２本の電力供給用内部配線を含み、この２本の電力供給用内部配線間にフィルタ回路を介して第１の信号配線を接続すると共に、第１の信号配線を環状磁性体に巻回する。また環状磁性体には、第２の信号配線を巻回して設ける。環状磁性体に巻回された第１の信号配線が１次コイルとなり、環状磁性体に巻回された第２の配線が２次コイルとなって、電磁誘導式の信号変換器が構成される。
これにより、電力線通信装置の回路基板などには大型の信号変換器を設ける必要がないため、電力線通信装置を小型化することができ、更には車輌内の他の機器（例えばボディＥＣＵ（Electronic Control Unit））などとＣＰＵ（Central Processing Unit）を共通化して電力線通信装置を一体化することも可能となる。
【００１９】
また、本発明においては、コネクタ装置の筒状部には、環状磁性体に巻回された第１の信号配線及び第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きを形成する。これにより、環状磁性体は２つの信号配線が巻回された状態でコネクタ装置の筒状部に外嵌させることができ、コネクタ装置の組み立てなどを容易化することができる。
【００２０】
また、本発明においては、第１の信号線に接続されるフィルタ回路は、２つのコンデンサを用いて構成される。第１の信号線の両端にはコンデンサがそれぞれ接続され、両端のコンデンサが２つの電力供給用内部配線にそれぞれ接続される。即ち、２つの電力供給用内部配線の間には、コンデンサ、環状磁性体に巻回された第１の信号配線及びコンデンサがこの順で直列に接続される。これにより、環状磁性体、第１の信号配線及び第２の信号配線により構成される信号変換器を用いて、２つの電力供給用内部配線に対する信号の重畳及び抽出を行うことができる。なお、コンデンサと配線との接続は、例えばコンデンサの金属線状の端子と配線の絶縁被膜を剥がして導線を露出させた部分とをスリーブを用いて圧着するなどの方法で行うことができる。
【００２１】
また、本発明においては、２本の電力供給用配線（単相３線式の交流給電における２本のＡＣ（Alternating Current）線（即ち接地用配線以外の２本の配線））を含む充電ケーブルを接続することによって、車輌に搭載された電力線通信装置と外部の給電装置とが充電ケーブルを介した電力線通信を行う。電力線通信装置及び給電装置は、充電ケーブルの電力供給用配線に接続される２つの電力供給用内部配線間に設けた電磁誘導式の信号変換器及びフィルタ回路をそれぞれ備える。信号変換器は、２つの電力供給用内部配線間に設けた信号線を磁性体のコアに巻き付けて１次コイルとし、電力線通信回路などに接続される信号配線を同コアに巻き付けて２次コイルとして構成することができる。車輌の電力線通信装置及び給電装置は、それぞれが有する信号変換器を利用して充電ケーブル（一方の電力供給用内部配線及び電力供給用配線）に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、電力線通信を行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明においては、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に、電磁誘導式の信号変換器を一体化して搭載することにより、コネクタ装置内外の配線及び装置を電磁的に離隔することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による場合は、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設ける。例えば、コネクタに設けた筒状部に２本の電力供給用内部配線を挿通し、この２本の電力供給用内部配線にフィルタ回路を介して第１の信号配線を接続し、筒状部の外周りに設けた環状磁性体に第１の信号配線を巻回すると共に、電力線通信部などに接続される第２の信号配線を環状磁性体に巻回して設ける構成とすることにより、環状磁性体、第１の信号配線及び第２の信号配線により電磁誘導式の信号変換器が構成される。よって電力線通信装置の回路基板などに信号変換器を設ける必要がなく、電力線通信装置の小型化を実現できる。
【００２４】
また、本発明による場合は、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に、電磁誘導式の信号変換器を一体化して搭載することで、車輌内ＡＣ線に通信信号が流れることを防止する。これにより、電力線通信に係る通信信号が、車輌内の他の機器から放射されるノイズによる影響を受け難くし、しかも、車輌内の他の機器が、通信信号に起因するノイズの影響を受けがたくなる。
さらに、コネクタ装置にて、例えば１００Ｖ／２３０Ｖの交流電圧を絶縁することにより、車輌内に配線する通信線は、数Ｖ程度の低電圧、かつ、小電流となるため、通信線を細線化することが可能となる。
しかも、電力線通通信装置には、商用電力が入力されなくなるため、絶縁距離を確保する必要がなくなり、省スペース化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電力線通信システムの構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明に係る電力線通信システムに対応した電気自動車の内部構成を示すブロック図である。
【図３】コネクタ装置の構成を示す外観斜視図である。
【図４】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図５】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図６】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図７】コネクタ装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る電力線通信システムの構成を説明するための模式図である。本実施の形態では、電気自動車のバッテリを充電するために充電スタンドと電気自動車とを充電ケーブルにて接続した際、充電制御、ユーザ認証又は課金管理等の情報を、充電ケーブルを利用した電力線通信によって、電気スタンドと電気自動車との間で送受信する構成を例に説明する。
【００２７】
電気自動車及び充電スタンドを接続する充電ケーブルは、交流電圧が印加される２本の電力供給線（以下、単にＡＣ線という）７１、７２と、接地電位に接続される接地線（図１において図示は省略する）を含んでいる。本実施の形態では、２本のＡＣ線と１本の接地線とによる３線式の交流電圧を充電スタンドから電気自動車へ供給する。
【００２８】
充電スタンドは、充電ケーブルのＡＣ線７１、７２に接続され、電源からの交流電圧が印加される電力供給用の２本の内部配線（以下、単にＡＣ線という）５１、５２を有している。また充電スタンドでは、２本のＡＣ線５１、５２間に、コンデンサ５６、電磁誘導式信号変換器５５の１次コイル５５ａ及びコンデンサ５６がこの順に直列に接続されている。なお、ＡＣ線５１、５２に接続される２つのコンデンサ５６は、フィルタ回路を構成するものである。また電磁誘導式信号変換器５５の２次コイル５５ｂは、充電スタンド内の電力線通信部（図示は省略する）に接続されている。
【００２９】
同様に、電気自動車は、充電ケーブルのＡＣ線７１、７２に接続され、充電スタンド及び充電ケーブルからの電力を車輌内の充電器４（図２参照）へ導く電力供給用の２本の内部配線（以下、単にＡＣ線という）１１、１２を有している。また電気自動車では、２本のＡＣ線１１、１２間に、コンデンサ１６、電磁誘導式信号変換器１５の１次コイル１５ａ及びコンデンサ１６がこの順に直列に接続されている。なお、ＡＣ線１１、１２に接続される２つのコンデンサ１６は、フィルタ回路を構成するものである。また電磁誘導式信号変換器１５の２次コイル１５ｂは、電気自動車内の電力線通信部２２（図２参照）に接続されている。
【００３０】
充電スタンド及び電気自動車を充電ケーブルで接続することによって、充電スタンドのＡＣ線５１、充電ケーブルのＡＣ線７１及び電気自動車のＡＣ線１１が接続された電力供給経路と、充電スタンドのＡＣ線５２、充電ケーブルのＡＣ線７２及び電気自動車のＡＣ線１２が接続された電力供給経路との２つの電力供給経路が構成される。充電スタンド及び電気自動車が充電ケーブルで接続された状態では、上記の２つの電力供給経路と、コンデンサ１６、５６と、電磁誘導式信号変換器１５、５５とによる閉ループ回路が構成され、このループ内に配された電磁誘導式信号変換器１５、５５により電力供給経路に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、充電スタンド及び電気自動車間で電力線通信を行うことができる。
【００３１】
図２は、本発明に係る電力線通信システムに対応した電気自動車の内部構成を示すブロック図であり、電気自動車の充電及び通信に係るブロックを示してある。本実施の形態に係る電気自動車１には、ボディＥＣＵ２、コネクタ装置３、充電器４、バッテリ５及びパワーマネジメントＥＣＵ６等が搭載されている。ボディＥＣＵ２は、電気自動車１のドアのロック／アンロック制御、又は、ヘッドライトなどの点灯制御等を行うものであり、制御部２１、電力線通信部２２、無線通信部２３、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信部２４及び電源回路２５等を備えて構成されている。本実施の形態に係る電気自動車１では、電力線通信のための電磁誘導式信号変換器１５を電力線通信部２２又はボディＥＣＵ２ではなくコネクタ装置３に設けることによって、電力線通信部２２（を有するボディＥＣＵ２）の小型化及び電気自動車１内における配置自由度の向上を図ったものである。
【００３２】
ボディＥＣＵ２の制御部２１は、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置で構成され、ボディＥＣＵ２内の各部の動作制御及び各種の演算処理等を行っている。特に本実施の形態において制御部２１は、電気自動車１のパワーマネジメントＥＣＵ６とデータの授受が可能に構成されており、パワーマネジメントＥＣＵ６から与えられた送信データを電力線通信部２２へ与えて電力線通信によるデータ送信を行うと共に、電力線通信部２２が電力線通信により受信した受信データをパワーマネジメントＥＣＵ６へ与える処理を行う。
【００３３】
電力線通信部２２は、コネクタ装置３に設けられた電磁誘導式信号変換器１５に信号配線１３を介して接続されている（ただし、信号配線１３は、電磁誘導式信号変換器１５のトロイダルコア１５ｃに巻回されることで２次コイル１５ｂを構成するものであり、電磁誘導式信号変換器１５の一部でもある）。電力線通信部２２は、制御部２１から与えられた送信データに応じた信号を電磁誘導式信号変換器１５によりＡＣ線１１、１２へ重畳し、充電ケーブルを介した充電スタンドへのデータ送信を行う。また電力線通信部２２は、ＡＣ線１１、１２に重畳された信号を電磁誘導式信号変換器１５にて抽出することによって、充電スタンドからの信号を取り出し、この信号に応じた受信データを制御部２１へ与える。
【００３４】
無線通信部２３は、ユーザが所持する携帯電話器など、車輌内外の通信機器との間で無線通信を行うものである。ＣＡＮ通信部２４は、電気自動車１に搭載された他の装置との間で有線の通信を行うものである。無線通信部２３及びＣＡＮ通信部２４は、制御部２１から与えられたデータの送信を行うと共に、受信したデータを制御部２１へ与える。電源回路２５は、電気自動車１のバッテリ５（又は別のバッテリであってもよい）から供給される電力を、電圧値の調整などを行ってボディＥＣＵ２内の各部へ供給する。
【００３５】
コネクタ装置３は、電気自動車１に充電ケーブルを接続するためのものであり、複数の接続端子が設けられたコネクタ本体３０と、電力線通信のための電磁誘導式信号変換器１５と、フィルタ回路をなす２つのコンデンサ１６とを備えて構成されている。コネクタ本体３０に設けられた２つの接続端子にはＡＣ線１１、１２が接続され、ＡＣ線１１、１２はそれぞれ２つに分岐しており、一方が充電器４へそれぞれ接続され、他方が各コンデンサ１６にそれぞれ接続されている。また２つのコンデンサ１６は信号配線１７を介して接続されている。即ち、２つのＡＣ線１１、１２間に、第１のコンデンサ１６、信号配線１７、第２のコンデンサ１６がこの順に直列接続されている。
【００３６】
コネクタ装置３に設けられる電磁誘導式信号変換器１５は、円環状の磁性体であるトロイダルコア１５ｃに、ＡＣ線１１、１２間の信号配線１７を（１回転以上）巻回すると共に、電力線通信部２２に接続される信号配線１３を巻回して構成されている。この構成により、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７が１次コイル１５ａとなり、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１３が２次コイル１５ｂとなって、電磁誘導式信号変換器１５として機能する。また、コネクタ装置３内に電磁誘導式信号変換器１５を一体化して構成することにより、電気自動車１内のＡＣ線１１、１２に通信信号が流れることを防止し、電気自動車１内の他の機器は通信信号から放射される電磁波の影響を受け難くなる。また、通信信号は、電気自動車１内の他の機器から放射される電磁波の影響を受け難くなる。このように相互に与える悪影響を低減することができる。なおコネクタ装置３の詳細な構成については後述する。
【００３７】
充電器４は、充電スタンドから供給される電力にてバッテリ５の充電を行うものである。充電スタンドは、例えば電圧が２００Ｖであり、且つ、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧によって電力供給を行うものであるため、充電器４は交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ５へ印加することによって充電を行う。バッテリ５は、電気自動車を走行させるモータ（図示は省略する）の駆動電力を蓄積するものであり、例えばリチウムイオン電池などである。パワーマネジメントＥＣＵ６は、電気自動車の充電に係る制御を行うものであり、ボディＥＣＵ２の電力線通信部２２による電力線通信にて充電スタンドからの情報（例えば供給電力の電圧値、周波数又は課金情報等）を取得し、取得した情報に基づいて充電器４などの動作を制御することで、充電制御を行う。
【００３８】
図３は、コネクタ装置３の構成を示す外観斜視図であり、電気自動車１に搭載された場合に車輌内側となる部分の外観を図示したものである。また、図４〜図６は、コネクタ装置３の構成を示す側面図であり、図４は図３における下方からコネクタ装置３を見た構成であり、図５は図３における手前側からコネクタ装置３を見た構成であり、図６は図３における上方からコネクタ装置３を見た構成である。また、図７は、コネクタ装置３の構成を示す平面図である。なお、図３〜図７においては、ＡＣ線１１、１２及び信号配線１３、１７以外の内部配線（例えば接地電位用の内部配線など）は図示を省略してある。
【００３９】
コネクタ装置３は、２本のＡＣ線１１、１２及び１本の接地用配線１４等が接続される複数の接続端子（図示は省略する）を収容するコネクタ本体３０を備えている。コネクタ本体３０は、略矩形の板状をなす取付部３１と、取付部３１の一面の中央に突設された円筒状の筒状部３２とを備えている。取付部３１の四隅にはそれぞれ取付孔３３が形成してあり、電気自動車１の車体の所定位置にねじ等でコネクタ本体３０を取り付けることができるようにしてある。なおコネクタ本体３０は、筒状部３２が設けられた側が車体の内側となるように取り付けられる。
【００４０】
コネクタ本体３０の取付部３１の他面には、円筒状をなし、充電の際に充電ケーブルが挿入して接続されるケーブル接続部３４が設けられている。ケーブル接続部３４は、ＡＣ線１１、１２及び接地用配線等の内部配線に接続される複数の接続端子が内部に収容されており、充電ケーブルとの電気的接続がなされる。またケーブル接続部３４には、充電ケーブルを接続しない際に接続端子が露出することを防止すべく、開口部分を閉塞するように開閉可能にカバー３５が設けられている。
【００４１】
ケーブル接続部３４内に収容された２つの接続端子に接続される２本のＡＣ線１１、１２は、コネクタ本体３０の取付部３１の表裏を貫通し、筒状部３２内を挿通する態様で設けられている。筒状部３２を挿通して電気自動車１の内部へ配されるＡＣ線１１、１２は、充電器４まで電気自動車１内を適宜に配されて接続されるが、筒状部３２の端部から充電器４までの適所にはコンデンサ１６がそれぞれ接続されている。コンデンサ１６は、例えば金属線状の２つの端子を有する電気部品であり、一方の端子がＡＣ線１１又は１２の絶縁被膜を剥がされて内部の金属導線が露出した部分に接続されている。またコンデンサ１６の他方の端子には、信号配線１７が接続されている。コンデンサ１６の端子とＡＣ線１１、１２又は信号配線１７との接続は、例えば円環状のスリーブを用いた圧着などの方法で行うことができる。
【００４２】
信号配線１７は、トロイダルコア１５ｃに巻回された後、両端がそれぞれコンデンサ１６の端子に接続される。トロイダルコア１５ｃに信号配線１７を巻回させることによって、トロイダルコア１５ｃ及び信号配線１７の巻回部分を１次コイル１５ａとして機能させることができる。またトロイダルコア１５ｃには、ボディＥＣＵ２の電力線通信部２２に接続される信号配線１３が巻回して設けられている。トロイダルコア１５ｃに信号配線１３を巻回させることによって、トロイダルコア１５ｃ及び信号配線１３の巻回部分を２次コイル１５ｂとして機能させることができる。
【００４３】
電磁誘導式信号変換器１５を構成するためのトロイダルコア１５ｃは、コネクタ本体３０の筒状部３２の外側に嵌合するようにしてあり、トロイダルコア１５ｃに信号配線１７、１３を巻回した後、トロイダルコア１５ｃを筒状部３２に嵌合させることで、コネクタ装置３の組み立てが行われる。また筒状部３２には、トロイダルコア１５ｃを嵌合させた際に、トロイダルコア１５ａに巻回された信号配線１７及び１３をそれぞれ収容するための２つの切り欠き３２ａ及び３２ｂが形成されている。切り欠き３２ａ及び３２ｂは、筒状部３２の突端に達するように、筒状部３２の軸方向へ略矩形に切り欠かれた形状をなしている。
【００４４】
以上の構成の電力線通信システムは、電力線通信に必要な電磁誘導式信号変換器１５をコネクタ装置３に設け、電磁誘導式信号変換器１５への信号を入出力して電力線通信に係る処理を行う電力線通信部２２をボディＥＣＵ２に設ける構成とすることによって、電気自動車１における電力線通信装置の配設スペースを節約することができる。電磁誘導式信号変換器１５は、コネクタ装置３の筒状部３２に嵌合される円環状のトロイダルコア１５ｃに信号配線１７、１３をそれぞれ巻回して構成することによって、電磁誘導式信号変換器１５を有さない従来のコネクタ装置と比較して、装置サイズの大型化を最小限に抑えてコネクタ装置３に電磁誘導式信号変換器１５を設けることができる。またサイズの大きいトロイダルコア１５ｃをコネクタ装置３に設けることができるため、トロイダルコア１５ｃを有する電磁誘導式信号変換器１５を用いた電力線通信の通信精度を向上できる。
【００４５】
また、コネクタ装置３の筒状部３２には、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７、１３を納める切り欠き３２ａ、３２ｂを形成することによって、信号配線１７、１３が巻回されたトロイダルコア１５ｃを容易に筒状部３２に嵌合させることができるため、コネクタ装置３の組み立てなどを容易化することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部２２をボディＥＣＵ２に設ける構成としたが、これに限るものではなく、電気自動車１内にボディＥＣＵ２とは別体の電力線通信装置を搭載し、この電力線通信装置に電力線通信部２２を設ける構成としてもよい。この場合であっても、電力線通信装置の回路基板にはカップリングトランス１７を搭載する必要がないため、電力線通信装置を小型化できる。また、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部２２を、ボディＥＣＵ２以外のＣＰＵを有するＥＣＵに統合してもよい。
【００４７】
また、電力線通信機能を備える車輌として電気自動車１を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、プラグインハイブリッド自動車など、外部からバッテリへの充電を行う機能を有するその他の車輌であってもよい。また、電力線通信機能を備える給電装置として充電スタンドを例に説明を行ったが、これに限るものではなく、充電ケーブルを介して車輌への給電を行う機能を有する他の装置であってもよい。例えばユーザが自宅のコンセントに充電ケーブルを接続して車輌への充電を行う場合、自宅の配電盤などに電力線通信装置を設けるなどの構成であってもよい。また更には、充電ケーブル内に電力線通信を行う回路を搭載する構成であってもよい。
【００４８】
また、図３〜図６に示したコネクタ装置３の構造において、ＡＣ線１１、１２に対するコンデンサ１６の接続位置は図示のものに限らず、筒状部３２から充電器４までのいずれの位置にコンデンサ１６を接続してもよい。ただし、コンデンサ１６は、筒状部３２に近い位置に接続することが好ましい。またコンデンサ１６は、ＡＣ線１１、１２及び信号配線１７にスリーブを用いて接続する構成としたが、これに限るものではなく、例えば半田付けにより接続するなど、その他の方法で接続してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 電気自動車
２ ボディＥＣＵ
３ コネクタ装置
４ 充電器
１１ ＡＣ線（電力供給用内部配線）
１２ ＡＣ線（電力供給用内部配線）
１５ 電磁誘導式信号変換器
１５ａ １次コイル
１５ｂ ２次コイル
１５ｃ トロイダルコア
１６ コンデンサ（フィルタ）
２１ 制御部
２２ 電力線通信部
３０ コネクタ本体（収容部）
３１ 取付部
３２ 筒状部
３３ 取付孔
５１ ＡＣ線
５２ ＡＣ線
５５ 電磁誘導式信号変換器
５５ａ １次コイル
５５ｂ ２次コイル
５６ コンデンサ
７１ ＡＣ線
７２ ＡＣ線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車等の車輌と、給電装置とを充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して車輌に搭載された電力線通信装置及び給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システム、車輌に搭載され、給電装置からの電力供給のための充電ケーブルを接続するコネクタ装置、及びコネクタ装置に接続された充電ケーブルを介して給電装置との電力線通信を行う電力線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータ及びバッテリ等の装置を搭載し、バッテリに蓄積した電力にてモータを駆動することで走行する電気自動車及びハイブリッド自動車が普及し始めている。電気自動車は外部の給電装置からバッテリへの充電を行う必要があり、またハイブリッド自動車であっても外部の給電装置からバッテリへの充電を可能としたプラグインハイブリッド自動車がある。外部からバッテリへの充電を行う車輌においては、外部の給電装置に接続された充電ケーブルのプラグを車輌に設けられた給電口のコネクタ装置に接続して、給電装置から車輌のバッテリへ充電ケーブルを介した電力供給が行われ、バッテリが充電される。
【０００３】
特許文献１においては、互いに区画された直流受電部及び交流受電部を単一構造の受電コネクタ内に配置すると共に、受電コネクタの開口端面全域を開閉自在に覆う第１のキャップと、この第１のキャップに設けられて、交流受電部に対応する位置に開口された透設孔を閉塞可能にする第２のキャップとを有する構成とし、交流受電部及び直流受電部を集約して一体化構造とした電気自動車用充電コネクタが提案されている。
【０００４】
一方で、給電装置から車輌のバッテリへの充電を行う場合、充電制御のための情報、及び、充電量又は課金の管理等を行うための情報を、車輌及び給電装置の間で送受信する通信機能が必要となる。
【０００５】
特許文献２においては、複数の電動車輌と供給管理装置とが電力線通信を行い、各々が交流電力を供給可能に構成された複数の電動車輌から共通の電力消費部への交流電力の供給を可能とした電力システムが提案されている。この電力システムでは、電力線通信により供給開始指示を受信した複数の車輌が識別ＩＤ（IDentifier）を他の車輌へ送信し、いずれかの車輌がマスターであると決定して他の車輌へマスターの通知を送信する。マスターの車輌は、自身の周期に従う交流電圧を生成し、他の車輌はマスターの車輌に同期した交流電圧を生成し、複数の車輌が連携して電力負荷への電力供給を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９２８２６号公報
【特許文献２】特開２００８−０３５６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の電力システムのように、車輌と外部の装置とが電力線通信を行うためには、電力線に信号を重畳させると共に電力線に重畳された信号を取り出すためのカップリングトランスなどの部品を回路基板に実装した電力線通信装置（ＰＬＣ（Power Line Communication）車載器）を車輌に搭載する必要がある。カップリングトランスなどの部品は小型化するにもある程度の限度があるため、ＰＬＣ車載器（の回路基板）が大型化する傾向があった。電気自動車などの車輌では多数の電子機器が搭載され、車輌内における機器の配設スペースは限られているため、ＰＬＣ車載器の小型化が望まれる。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、給電装置との間で充電ケーブルを介した電力線通信を行う機能を備えた車輌において、電力線通信を実現するための装置の小型化を可能とする電力線通信システム、コネクタ装置及び電力線通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力線通信システムは、車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して前記車輌に搭載された電力線通信装置及び前記給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システムにおいて、前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、前記電力線通信装置は、前記充電ケーブルに含まれる前記２本の電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、前記給電装置は、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、前記電力線通信装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの２本の電力供給用配線と、前記給電装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電力線通信システムは、前記電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を有し、該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るコネクタ装置は、複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、２本の電力用供給用内部配線とを含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線とを備えるコネクタ装置において、前記２本の電力用供給用内部配線に接続する信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記複数の接続端子を収容する収容部と、前記収容部に突設され、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部とを備え、前記信号変換器は、前記筒状部の外周りに配された環状磁性体と、該環状磁性体に巻回され、フィルタ回路を介して前記２本の電力供給用内部配線間に接続された第１の信号配線と、前記環状磁性体に巻回された第２の信号配線とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記環状磁性体は、前記筒状部に外嵌するようにしてあり、前記筒状部には、前記環状磁性体に巻回された前記第１の信号配線及び前記第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きが形成してあることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るコネクタ装置は、前記フィルタ回路は、前記第１の信号配線の一端及び一方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと、前記第１の信号配線の他端及び他方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る電力線通信装置は、前記コネクタ装置と、前記第２の信号配線に接続され、前記コネクタ装置の前記環状磁性体、前記第１の信号配線及び第２の信号配線にて構成される電磁誘導式の信号変換器により電力線通信を行う電力線通信部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る電力線通信装置は、車輌に接続された充電ケーブルを介して外部装置との間で電力線通信を行う電力線通信装置において、前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを備え、該信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を備え、該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなることを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設け、電力線通信装置の小型化（コネクタ装置を含めた車輌内における電力線通信のための装置全体での小型化）を実現する。
コネクタ装置は、充電ケーブルとの接続を行うための複数の接続端子を収容する収容部に、接続端子に接続された複数の内部配線を挿通させる筒状部を設け、この筒状部の外周りに信号変換器のコアをなす環状磁性体を配する。筒状部を挿通する複数の内部配線には２本の電力供給用内部配線を含み、この２本の電力供給用内部配線間にフィルタ回路を介して第１の信号配線を接続すると共に、第１の信号配線を環状磁性体に巻回する。また環状磁性体には、第２の信号配線を巻回して設ける。環状磁性体に巻回された第１の信号配線が１次コイルとなり、環状磁性体に巻回された第２の配線が２次コイルとなって、電磁誘導式の信号変換器が構成される。
これにより、電力線通信装置の回路基板などには大型の信号変換器を設ける必要がないため、電力線通信装置を小型化することができ、更には車輌内の他の機器（例えばボディＥＣＵ（Electronic Control Unit））などとＣＰＵ（Central Processing Unit）を共通化して電力線通信装置を一体化することも可能となる。
【００１９】
また、本発明においては、コネクタ装置の筒状部には、環状磁性体に巻回された第１の信号配線及び第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きを形成する。これにより、環状磁性体は２つの信号配線が巻回された状態でコネクタ装置の筒状部に外嵌させることができ、コネクタ装置の組み立てなどを容易化することができる。
【００２０】
また、本発明においては、第１の信号線に接続されるフィルタ回路は、２つのコンデンサを用いて構成される。第１の信号線の両端にはコンデンサがそれぞれ接続され、両端のコンデンサが２つの電力供給用内部配線にそれぞれ接続される。即ち、２つの電力供給用内部配線の間には、コンデンサ、環状磁性体に巻回された第１の信号配線及びコンデンサがこの順で直列に接続される。これにより、環状磁性体、第１の信号配線及び第２の信号配線により構成される信号変換器を用いて、２つの電力供給用内部配線に対する信号の重畳及び抽出を行うことができる。なお、コンデンサと配線との接続は、例えばコンデンサの金属線状の端子と配線の絶縁被膜を剥がして導線を露出させた部分とをスリーブを用いて圧着するなどの方法で行うことができる。
【００２１】
また、本発明においては、２本の電力供給用配線（単相３線式の交流給電における２本のＡＣ（Alternating Current）線（即ち接地用配線以外の２本の配線））を含む充電ケーブルを接続することによって、車輌に搭載された電力線通信装置と外部の給電装置とが充電ケーブルを介した電力線通信を行う。電力線通信装置及び給電装置は、充電ケーブルの電力供給用配線に接続される２つの電力供給用内部配線間に設けた電磁誘導式の信号変換器及びフィルタ回路をそれぞれ備える。信号変換器は、２つの電力供給用内部配線間に設けた信号線を磁性体のコアに巻き付けて１次コイルとし、電力線通信回路などに接続される信号配線を同コアに巻き付けて２次コイルとして構成することができる。車輌の電力線通信装置及び給電装置は、それぞれが有する信号変換器を利用して充電ケーブル（一方の電力供給用内部配線及び電力供給用配線）に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、電力線通信を行うことができる。
【００２２】
さらに、本発明においては、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に、電磁誘導式の信号変換器を一体化して搭載することにより、コネクタ装置内外の配線及び装置を電磁的に離隔することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による場合は、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設ける。例えば、コネクタに設けた筒状部に２本の電力供給用内部配線を挿通し、この２本の電力供給用内部配線にフィルタ回路を介して第１の信号配線を接続し、筒状部の外周りに設けた環状磁性体に第１の信号配線を巻回すると共に、電力線通信部などに接続される第２の信号配線を環状磁性体に巻回して設ける構成とすることにより、環状磁性体、第１の信号配線及び第２の信号配線により電磁誘導式の信号変換器が構成される。よって電力線通信装置の回路基板などに信号変換器を設ける必要がなく、電力線通信装置の小型化を実現できる。
【００２４】
また、本発明による場合は、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に、電磁誘導式の信号変換器を一体化して搭載することで、車輌内ＡＣ線に通信信号が流れることを防止する。これにより、電力線通信に係る通信信号が、車輌内の他の機器から放射されるノイズによる影響を受け難くし、しかも、車輌内の他の機器が、通信信号に起因するノイズの影響を受けがたくなる。
さらに、コネクタ装置にて、例えば１００Ｖ／２３０Ｖの交流電圧を絶縁することにより、車輌内に配線する通信線は、数Ｖ程度の低電圧、かつ、小電流となるため、通信線を細線化することが可能となる。
しかも、電力線通通信装置には、商用電力が入力されなくなるため、絶縁距離を確保する必要がなくなり、省スペース化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電力線通信システムの構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明に係る電力線通信システムに対応した電気自動車の内部構成を示すブロック図である。
【図３】コネクタ装置の構成を示す外観斜視図である。
【図４】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図５】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図６】コネクタ装置の構成を示す側面図である。
【図７】コネクタ装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る電力線通信システムの構成を説明するための模式図である。本実施の形態では、電気自動車のバッテリを充電するために充電スタンドと電気自動車とを充電ケーブルにて接続した際、充電制御、ユーザ認証又は課金管理等の情報を、充電ケーブルを利用した電力線通信によって、電気スタンドと電気自動車との間で送受信する構成を例に説明する。
【００２７】
電気自動車及び充電スタンドを接続する充電ケーブルは、交流電圧が印加される２本の電力供給線（以下、単にＡＣ線という）７１、７２と、接地電位に接続される接地線（図１において図示は省略する）を含んでいる。本実施の形態では、２本のＡＣ線と１本の接地線とによる３線式の交流電圧を充電スタンドから電気自動車へ供給する。
【００２８】
充電スタンドは、充電ケーブルのＡＣ線７１、７２に接続され、電源からの交流電圧が印加される電力供給用の２本の内部配線（以下、単にＡＣ線という）５１、５２を有している。また充電スタンドでは、２本のＡＣ線５１、５２間に、コンデンサ５６、電磁誘導式信号変換器５５の１次コイル５５ａ及びコンデンサ５６がこの順に直列に接続されている。なお、ＡＣ線５１、５２に接続される２つのコンデンサ５６は、フィルタ回路を構成するものである。また電磁誘導式信号変換器５５の２次コイル５５ｂは、充電スタンド内の電力線通信部（図示は省略する）に接続されている。
【００２９】
同様に、電気自動車は、充電ケーブルのＡＣ線７１、７２に接続され、充電スタンド及び充電ケーブルからの電力を車輌内の充電器４（図２参照）へ導く電力供給用の２本の内部配線（以下、単にＡＣ線という）１１、１２を有している。また電気自動車では、２本のＡＣ線１１、１２間に、コンデンサ１６、電磁誘導式信号変換器１５の１次コイル１５ａ及びコンデンサ１６がこの順に直列に接続されている。なお、ＡＣ線１１、１２に接続される２つのコンデンサ１６は、フィルタ回路を構成するものである。また電磁誘導式信号変換器１５の２次コイル１５ｂは、電気自動車内の電力線通信部２２（図２参照）に接続されている。
【００３０】
充電スタンド及び電気自動車を充電ケーブルで接続することによって、充電スタンドのＡＣ線５１、充電ケーブルのＡＣ線７１及び電気自動車のＡＣ線１１が接続された電力供給経路と、充電スタンドのＡＣ線５２、充電ケーブルのＡＣ線７２及び電気自動車のＡＣ線１２が接続された電力供給経路との２つの電力供給経路が構成される。充電スタンド及び電気自動車が充電ケーブルで接続された状態では、上記の２つの電力供給経路と、コンデンサ１６、５６と、電磁誘導式信号変換器１５、５５とによる閉ループ回路が構成され、このループ内に配された電磁誘導式信号変換器１５、５５により電力供給経路に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、充電スタンド及び電気自動車間で電力線通信を行うことができる。
【００３１】
図２は、本発明に係る電力線通信システムに対応した電気自動車の内部構成を示すブロック図であり、電気自動車の充電及び通信に係るブロックを示してある。本実施の形態に係る電気自動車１には、ボディＥＣＵ２、コネクタ装置３、充電器４、バッテリ５及びパワーマネジメントＥＣＵ６等が搭載されている。ボディＥＣＵ２は、電気自動車１のドアのロック／アンロック制御、又は、ヘッドライトなどの点灯制御等を行うものであり、制御部２１、電力線通信部２２、無線通信部２３、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信部２４及び電源回路２５等を備えて構成されている。本実施の形態に係る電気自動車１では、電力線通信のための電磁誘導式信号変換器１５を電力線通信部２２又はボディＥＣＵ２ではなくコネクタ装置３に設けることによって、電力線通信部２２（を有するボディＥＣＵ２）の小型化及び電気自動車１内における配置自由度の向上を図ったものである。
【００３２】
ボディＥＣＵ２の制御部２１は、具体的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の処理装置で構成され、ボディＥＣＵ２内の各部の動作制御及び各種の演算処理等を行っている。特に本実施の形態において制御部２１は、電気自動車１のパワーマネジメントＥＣＵ６とデータの授受が可能に構成されており、パワーマネジメントＥＣＵ６から与えられた送信データを電力線通信部２２へ与えて電力線通信によるデータ送信を行うと共に、電力線通信部２２が電力線通信により受信した受信データをパワーマネジメントＥＣＵ６へ与える処理を行う。
【００３３】
電力線通信部２２は、コネクタ装置３に設けられた電磁誘導式信号変換器１５に信号配線１３を介して接続されている（ただし、信号配線１３は、電磁誘導式信号変換器１５のトロイダルコア１５ｃに巻回されることで２次コイル１５ｂを構成するものであり、電磁誘導式信号変換器１５の一部でもある）。電力線通信部２２は、制御部２１から与えられた送信データに応じた信号を電磁誘導式信号変換器１５によりＡＣ線１１、１２へ重畳し、充電ケーブルを介した充電スタンドへのデータ送信を行う。また電力線通信部２２は、ＡＣ線１１、１２に重畳された信号を電磁誘導式信号変換器１５にて抽出することによって、充電スタンドからの信号を取り出し、この信号に応じた受信データを制御部２１へ与える。
【００３４】
無線通信部２３は、ユーザが所持する携帯電話器など、車輌内外の通信機器との間で無線通信を行うものである。ＣＡＮ通信部２４は、電気自動車１に搭載された他の装置との間で有線の通信を行うものである。無線通信部２３及びＣＡＮ通信部２４は、制御部２１から与えられたデータの送信を行うと共に、受信したデータを制御部２１へ与える。電源回路２５は、電気自動車１のバッテリ５（又は別のバッテリであってもよい）から供給される電力を、電圧値の調整などを行ってボディＥＣＵ２内の各部へ供給する。
【００３５】
コネクタ装置３は、電気自動車１に充電ケーブルを接続するためのものであり、複数の接続端子が設けられたコネクタ本体３０と、電力線通信のための電磁誘導式信号変換器１５と、フィルタ回路をなす２つのコンデンサ１６とを備えて構成されている。コネクタ本体３０に設けられた２つの接続端子にはＡＣ線１１、１２が接続され、ＡＣ線１１、１２はそれぞれ２つに分岐しており、一方が充電器４へそれぞれ接続され、他方が各コンデンサ１６にそれぞれ接続されている。また２つのコンデンサ１６は信号配線１７を介して接続されている。即ち、２つのＡＣ線１１、１２間に、第１のコンデンサ１６、信号配線１７、第２のコンデンサ１６がこの順に直列接続されている。
【００３６】
コネクタ装置３に設けられる電磁誘導式信号変換器１５は、円環状の磁性体であるトロイダルコア１５ｃに、ＡＣ線１１、１２間の信号配線１７を（１回転以上）巻回すると共に、電力線通信部２２に接続される信号配線１３を巻回して構成されている。この構成により、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７が１次コイル１５ａとなり、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１３が２次コイル１５ｂとなって、電磁誘導式信号変換器１５として機能する。また、コネクタ装置３内に電磁誘導式信号変換器１５を一体化して構成することにより、電気自動車１内のＡＣ線１１、１２に通信信号が流れることを防止し、電気自動車１内の他の機器は通信信号から放射される電磁波の影響を受け難くなる。また、通信信号は、電気自動車１内の他の機器から放射される電磁波の影響を受け難くなる。このように相互に与える悪影響を低減することができる。なおコネクタ装置３の詳細な構成については後述する。
【００３７】
充電器４は、充電スタンドから供給される電力にてバッテリ５の充電を行うものである。充電スタンドは、例えば電圧が２００Ｖであり、且つ、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電圧によって電力供給を行うものであるため、充電器４は交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ５へ印加することによって充電を行う。バッテリ５は、電気自動車を走行させるモータ（図示は省略する）の駆動電力を蓄積するものであり、例えばリチウムイオン電池などである。パワーマネジメントＥＣＵ６は、電気自動車の充電に係る制御を行うものであり、ボディＥＣＵ２の電力線通信部２２による電力線通信にて充電スタンドからの情報（例えば供給電力の電圧値、周波数又は課金情報等）を取得し、取得した情報に基づいて充電器４などの動作を制御することで、充電制御を行う。
【００３８】
図３は、コネクタ装置３の構成を示す外観斜視図であり、電気自動車１に搭載された場合に車輌内側となる部分の外観を図示したものである。また、図４〜図６は、コネクタ装置３の構成を示す側面図であり、図４は図３における下方からコネクタ装置３を見た構成であり、図５は図３における手前側からコネクタ装置３を見た構成であり、図６は図３における上方からコネクタ装置３を見た構成である。また、図７は、コネクタ装置３の構成を示す平面図である。なお、図３〜図７においては、ＡＣ線１１、１２及び信号配線１３、１７以外の内部配線（例えば接地電位用の内部配線など）は図示を省略してある。
【００３９】
コネクタ装置３は、２本のＡＣ線１１、１２及び１本の接地用配線１４等が接続される複数の接続端子（図示は省略する）を収容するコネクタ本体３０を備えている。コネクタ本体３０は、略矩形の板状をなす取付部３１と、取付部３１の一面の中央に突設された円筒状の筒状部３２とを備えている。取付部３１の四隅にはそれぞれ取付孔３３が形成してあり、電気自動車１の車体の所定位置にねじ等でコネクタ本体３０を取り付けることができるようにしてある。なおコネクタ本体３０は、筒状部３２が設けられた側が車体の内側となるように取り付けられる。
【００４０】
コネクタ本体３０の取付部３１の他面には、円筒状をなし、充電の際に充電ケーブルが挿入して接続されるケーブル接続部３４が設けられている。ケーブル接続部３４は、ＡＣ線１１、１２及び接地用配線等の内部配線に接続される複数の接続端子が内部に収容されており、充電ケーブルとの電気的接続がなされる。またケーブル接続部３４には、充電ケーブルを接続しない際に接続端子が露出することを防止すべく、開口部分を閉塞するように開閉可能にカバー３５が設けられている。
【００４１】
ケーブル接続部３４内に収容された２つの接続端子に接続される２本のＡＣ線１１、１２は、コネクタ本体３０の取付部３１の表裏を貫通し、筒状部３２内を挿通する態様で設けられている。筒状部３２を挿通して電気自動車１の内部へ配されるＡＣ線１１、１２は、充電器４まで電気自動車１内を適宜に配されて接続されるが、筒状部３２の端部から充電器４までの適所にはコンデンサ１６がそれぞれ接続されている。コンデンサ１６は、例えば金属線状の２つの端子を有する電気部品であり、一方の端子がＡＣ線１１又は１２の絶縁被膜を剥がされて内部の金属導線が露出した部分に接続されている。またコンデンサ１６の他方の端子には、信号配線１７が接続されている。コンデンサ１６の端子とＡＣ線１１、１２又は信号配線１７との接続は、例えば円環状のスリーブを用いた圧着などの方法で行うことができる。
【００４２】
信号配線１７は、トロイダルコア１５ｃに巻回された後、両端がそれぞれコンデンサ１６の端子に接続される。トロイダルコア１５ｃに信号配線１７を巻回させることによって、トロイダルコア１５ｃ及び信号配線１７の巻回部分を１次コイル１５ａとして機能させることができる。またトロイダルコア１５ｃには、ボディＥＣＵ２の電力線通信部２２に接続される信号配線１３が巻回して設けられている。トロイダルコア１５ｃに信号配線１３を巻回させることによって、トロイダルコア１５ｃ及び信号配線１３の巻回部分を２次コイル１５ｂとして機能させることができる。
【００４３】
電磁誘導式信号変換器１５を構成するためのトロイダルコア１５ｃは、コネクタ本体３０の筒状部３２の外側に嵌合するようにしてあり、トロイダルコア１５ｃに信号配線１７、１３を巻回した後、トロイダルコア１５ｃを筒状部３２に嵌合させることで、コネクタ装置３の組み立てが行われる。また筒状部３２には、トロイダルコア１５ｃを嵌合させた際に、トロイダルコア１５ａに巻回された信号配線１７及び１３をそれぞれ収容するための２つの切り欠き３２ａ及び３２ｂが形成されている。切り欠き３２ａ及び３２ｂは、筒状部３２の突端に達するように、筒状部３２の軸方向へ略矩形に切り欠かれた形状をなしている。
【００４４】
以上の構成の電力線通信システムは、電力線通信に必要な電磁誘導式信号変換器１５をコネクタ装置３に設け、電磁誘導式信号変換器１５への信号を入出力して電力線通信に係る処理を行う電力線通信部２２をボディＥＣＵ２に設ける構成とすることによって、電気自動車１における電力線通信装置の配設スペースを節約することができる。電磁誘導式信号変換器１５は、コネクタ装置３の筒状部３２に嵌合される円環状のトロイダルコア１５ｃに信号配線１７、１３をそれぞれ巻回して構成することによって、電磁誘導式信号変換器１５を有さない従来のコネクタ装置と比較して、装置サイズの大型化を最小限に抑えてコネクタ装置３に電磁誘導式信号変換器１５を設けることができる。またサイズの大きいトロイダルコア１５ｃをコネクタ装置３に設けることができるため、トロイダルコア１５ｃを有する電磁誘導式信号変換器１５を用いた電力線通信の通信精度を向上できる。
【００４５】
また、コネクタ装置３の筒状部３２には、トロイダルコア１５ｃに巻回された信号配線１７、１３を納める切り欠き３２ａ、３２ｂを形成することによって、信号配線１７、１３が巻回されたトロイダルコア１５ｃを容易に筒状部３２に嵌合させることができるため、コネクタ装置３の組み立てなどを容易化することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においては、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部２２をボディＥＣＵ２に設ける構成としたが、これに限るものではなく、電気自動車１内にボディＥＣＵ２とは別体の電力線通信装置を搭載し、この電力線通信装置に電力線通信部２２を設ける構成としてもよい。この場合であっても、電力線通信装置の回路基板にはカップリングトランス１７を搭載する必要がないため、電力線通信装置を小型化できる。また、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部２２を、ボディＥＣＵ２以外のＣＰＵを有するＥＣＵに統合してもよい。
【００４７】
また、電力線通信機能を備える車輌として電気自動車１を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、プラグインハイブリッド自動車など、外部からバッテリへの充電を行う機能を有するその他の車輌であってもよい。また、電力線通信機能を備える給電装置として充電スタンドを例に説明を行ったが、これに限るものではなく、充電ケーブルを介して車輌への給電を行う機能を有する他の装置であってもよい。例えばユーザが自宅のコンセントに充電ケーブルを接続して車輌への充電を行う場合、自宅の配電盤などに電力線通信装置を設けるなどの構成であってもよい。また更には、充電ケーブル内に電力線通信を行う回路を搭載する構成であってもよい。
【００４８】
また、図３〜図６に示したコネクタ装置３の構造において、ＡＣ線１１、１２に対するコンデンサ１６の接続位置は図示のものに限らず、筒状部３２から充電器４までのいずれの位置にコンデンサ１６を接続してもよい。ただし、コンデンサ１６は、筒状部３２に近い位置に接続することが好ましい。またコンデンサ１６は、ＡＣ線１１、１２及び信号配線１７にスリーブを用いて接続する構成としたが、これに限るものではなく、例えば半田付けにより接続するなど、その他の方法で接続してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 電気自動車
２ ボディＥＣＵ
３ コネクタ装置
４ 充電器
１１ ＡＣ線（電力供給用内部配線）
１２ ＡＣ線（電力供給用内部配線）
１５ 電磁誘導式信号変換器
１５ａ １次コイル
１５ｂ ２次コイル
１５ｃ トロイダルコア
１６ コンデンサ（フィルタ）
２１ 制御部
２２ 電力線通信部
３０ コネクタ本体（収容部）
３１ 取付部
３２ 筒状部
３３ 取付孔
５１ ＡＣ線
５２ ＡＣ線
５５ 電磁誘導式信号変換器
５５ａ １次コイル
５５ｂ ２次コイル
５６ コンデンサ
７１ ＡＣ線
７２ ＡＣ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して前記車輌に搭載された電力線通信装置及び前記給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システムにおいて、
前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、
前記電力線通信装置は、
前記充電ケーブルに含まれる前記２本の電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を有し、
前記給電装置は、
前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を有し、
前記電力線通信装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの２本の電力供給用配線と、前記給電装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、
前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあること
を特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を有し、
該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、２本の電力用供給用内部配線とを含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線とを備えるコネクタ装置において、
前記２本の電力用供給用内部配線に接続する信号変換器を一体化してなることを特徴とするコネクタ装置。
【請求項４】
前記複数の接続端子を収容する収容部と、
前記収容部に突設され、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部と
を備え、
前記信号変換器は、
前記筒状部の外周りに配された環状磁性体と、
該環状磁性体に巻回され、フィルタ回路を介して前記２本の電力供給用内部配線間に接続された第１の信号配線と、
前記環状磁性体に巻回された第２の信号配線と
を備える
ことを特徴とする請求項３に記載のコネクタ装置。
【請求項５】
前記環状磁性体は、前記筒状部に外嵌するようにしてあり、
前記筒状部には、前記環状磁性体に巻回された前記第１の信号配線及び前記第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きが形成してあること
を特徴とする請求項４に記載のコネクタ装置。
【請求項６】
前記フィルタ回路は、
前記第１の信号配線の一端及び一方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと、
前記第１の信号配線の他端及び他方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと
を有すること
を特徴とする請求項４又は請求項５に記載のコネクタ装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載のコネクタ装置と、
前記第２の信号配線に接続され、前記コネクタ装置の前記環状磁性体、前記第１の信号配線及び第２の信号配線にて構成される電磁誘導式の信号変換器により電力線通信を行う電力線通信部と
を備えること
を特徴とする電力線通信装置。
【請求項８】
車輌に接続された充電ケーブルを介して外部装置との間で電力線通信を行う電力線通信装置において、
前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、
前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を備え、
該信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてある
ことを特徴とする電力線通信装置。
【請求項９】
前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を備え、
該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなる
ことを特徴とする請求項８に記載の電力線通信装置。
【請求項１】
車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して前記車輌に搭載された電力線通信装置及び前記給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システムにおいて、
前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、
前記電力線通信装置は、
前記充電ケーブルに含まれる前記２本の電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を有し、
前記給電装置は、
前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を有し、
前記電力線通信装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの２本の電力供給用配線と、前記給電装置の２本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、
前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあること
を特徴とする電力線通信システム。
【請求項２】
前記電力線通信装置は、前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を有し、
該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力線通信システム。
【請求項３】
複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、２本の電力用供給用内部配線とを含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線とを備えるコネクタ装置において、
前記２本の電力用供給用内部配線に接続する信号変換器を一体化してなることを特徴とするコネクタ装置。
【請求項４】
前記複数の接続端子を収容する収容部と、
前記収容部に突設され、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部と
を備え、
前記信号変換器は、
前記筒状部の外周りに配された環状磁性体と、
該環状磁性体に巻回され、フィルタ回路を介して前記２本の電力供給用内部配線間に接続された第１の信号配線と、
前記環状磁性体に巻回された第２の信号配線と
を備える
ことを特徴とする請求項３に記載のコネクタ装置。
【請求項５】
前記環状磁性体は、前記筒状部に外嵌するようにしてあり、
前記筒状部には、前記環状磁性体に巻回された前記第１の信号配線及び前記第２の信号配線の巻回部分を収める切り欠きが形成してあること
を特徴とする請求項４に記載のコネクタ装置。
【請求項６】
前記フィルタ回路は、
前記第１の信号配線の一端及び一方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと、
前記第１の信号配線の他端及び他方の前記電力供給用内部配線に接続されたコンデンサと
を有すること
を特徴とする請求項４又は請求項５に記載のコネクタ装置。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載のコネクタ装置と、
前記第２の信号配線に接続され、前記コネクタ装置の前記環状磁性体、前記第１の信号配線及び第２の信号配線にて構成される電磁誘導式の信号変換器により電力線通信を行う電力線通信部と
を備えること
を特徴とする電力線通信装置。
【請求項８】
車輌に接続された充電ケーブルを介して外部装置との間で電力線通信を行う電力線通信装置において、
前記充電ケーブルは２本の電力供給用配線を含み、
前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される２本の電力供給用内部配線と、
該２本の電力供給用内部配線に、フィルタ回路を介して接続された一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と
を備え、
該信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてある
ことを特徴とする電力線通信装置。
【請求項９】
前記車輌に搭載され、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置を備え、
該コネクタ装置は、前記信号変換器を一体化してなる
ことを特徴とする請求項８に記載の電力線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９９９０３（Ｐ２０１２−１９９９０３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４７４７（Ｐ２０１１−２４４７４７）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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