(57)【要約】      （修正有）【課題】車両用充電システムにおけるＣＰＬＴ信号に通信信号を重畳するＩｎｂａｎｄ通信において、波形のひずみを抑制しながらＣＰＬＴ出力／検出回路とインバンド通信装置を一体化して通信品質を向上させる。【解決手段】第１および第２のバイアス調整回路２０７、２０８はそれぞれ、制御部１０３−１内のＣＰＬＴ出力制御部２０１からのＣＰＬＴ信号出力論理値に基づいてオンまたはオフされるスイッチング素子２０７−１、２０８−１とインダクタ２０７−２、２０８−２との直列回路を含み、その一端がそれぞれ正負電源電圧に接続され、他端はＩｎｂａｎｄ通信信号を変復調するモデム部１０３−２内の送受信回路２０３、２０４にそれぞれ接続される第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６の共通接続部分に共通に接続される。この共通接続部分には、他端がＣＰＬＴ線の信号線側端子ＣＰＬＴに接続される規格抵抗２０９の一端が接続される。【選択図】図２
2013219928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電スタンドにおいて車両との間でコントロールパイロット信号に通信信号を重畳してインバンド通信を行うためのインバンド通信装置であって、  前記コントロールパイロット信号の出力および検出を行う制御部と、
前記通信信号の変調および復調を行うモデム部と、
各一端が前記モデム部の出力および入力にそれぞれ接続され、各他端が共通に接続される第１および第２のカップリングコンデンサと、
各一端が正電源電圧および負電源電圧にそれぞれ接続され、各他端が前記第１および第２のカップリングコンデンサの共通接続部分に共通に接続され、それぞれ前記制御部から出力されるコントロールパイロット信号出力論理値に基づいてオンまたはオフされるスイッチング素子とインダクタとの直列回路を含む第１および第２のバイアス調整回路と、
一端が前記第１および第２のバイアス調整回路の共通接続部分に接続され、他端が前記車両と前記充電スタンドとの間の前記コントロールパイロット信号線に接続される規格抵抗と、
を備えることを特徴とするインバンド通信装置。
【請求項２】
前記規格抵抗に並列に接続され、前記コントロールパイロット信号の成分は遮断し変調された前記通信信号の成分は通過させるバイパス回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインバンド通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用充電システムにおけるインバンド通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラグインハイブリット車、ＥＶ車（エレクトリックビークル：電気自動車）が急速に発展しており（以下、これらを総称して「車両」と呼ぶ）、車両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、充電時に車両の認証、課金を行ったり、車両固有の情報（例えばバッテリの情報（ＳＯＣ））をユーザ端末に伝えるといったような、車両と充電スタンド間の相互通信のニーズが高まると予測される。
【０００３】
車両と充電スタンド間の通信媒体の候補の一つとして、充電制御信号を通信するためのコントロールパイロット（Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｉｌｏｔ：以下「ＣＰＬＴ」と呼ぶ）信号に通信信号を重畳する、インバンド（以下「Ｉｎｂａｎｄ」と呼ぶ）通信方式が挙げられる。
尚、ＣＰＬＴ信号の通信回路構成は規格化されており、ＩＥＣ（国際電気標準会議）、ＳＡＥ（米国自動車技術者協会）に記載されている。またＩｎｂａｎｄ通信装置の構成も規格化が検討されており、ＩＥＣ−ＩＳＯ（国際標準化機構）１５１１８等で規格化が進められている。
【０００４】
さて、車両と充電スタンド間で充電制御信号をＩｎｂａｎｄ通信方式で通信させた場合、充電スタンド側では、ＣＰＬＴ信号について出力を行う回路としてＣＰＬＴ信号の出力回路や、ＣＰＬＴ信号の通信規格として定められている１ｋΩ（キロオーム）の値を有する規格抵抗、ＣＰＬＴ検出回路などが追加的に必要となり、回路規模が大きくなる。そして、このようなＣＰＬＴ出力／検出回路の構成に対して単純にカプラ部を介してＩｎｂａｎｄ通信装置のモデム部を接続しようとすると、上記規格抵抗とカプラ部内のカップリングコンデンサとの接続関係により一種のローパスフィルタが形成されてしまう。この結果、ＣＰＬＴ信号波形がひずみ、ＣＰＬＴ信号の通信品質が劣化して、最悪の場合、充電制御に支障をきたすという問題も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０９８７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題に鑑み、回路規模の大きさを抑え且つＣＰＬＴ信号の品質を十分確保するＩｎｂａｎｄ通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、充電スタンドにおいて車両との間でＣＰＬＴ信号に通信信号を重畳してインバンド通信を行うためのインバンド通信装置であって、コントロールパイロット信号の出力および検出を行う制御部と、通信信号の変調および復調を行うモデム部と、各一端がモデム部の出力および入力にそれぞれ接続され、各他端が共通に接続される第１および第２のカップリングコンデンサと、各一端が正電源電圧および負電源電圧にそれぞれ接続され、各他端が第１および第２のカップリングコンデンサの共通接続部分に共通に接続され、それぞれ制御部から出力されるコントロールパイロット信号出力論理値に基づいてオンまたはオフされるスイッチング素子とインダクタとの直列回路を含む第１および第２のバイアス調整回路と、一端が第１および第２のバイアス調整回路の共通接続部分に接続され、他端が車両と充電スタンドとの間のコントロールパイロット信号線に接続される規格抵抗とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＣＰＬＴ出力／検出回路とインバンド通信装置を一体化して装置の小型化およびＣＰＬＴ通信品質向上の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のシステム構成図である。
【図２】充電スタンド内のＩｎｂａｎｄ通信装置の一実施形態のブロック図である。
【図３】一般的に考えられる充電スタンド内のＩｎｂａｎｄ通信装置のブロック図である。
【図４】本実施形態および一般的に考えられるコントロールパイロット信号のパルス幅変調波形の例を示した図である。
【図５】充電スタンド内のＩｎｂａｎｄ通信装置の他の実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のシステム構成図である。
本実施形態は、充電スタンド１０２の充電ケーブル（または車載の充電ケーブル）のコネクタ１０６をプラグインハイブリット車（もしくはＥＶ車）等である車両１０１側の特には図示しないインレットに嵌合させることにより、車両１０１内のバッテリ１１２に充電を行わせるものである。充電ケーブルは、系統電力１０７に接続された電力線１０９と、ＣＰＬＴ（コントロールパイロット）信号およびＣＰＬＴ信号上のインバンド通信（以下「Ｉｎｂａｎｄ通信」と呼ぶ）を行うＣＰＬＴ線（信号線、接地線）１０８を含む。系統電力１０７に接続される電力線１０９は、充電の開始／停止を遮断制御等する充電回路１０５から、コネクタ１０６および車両側のインレットを介して車両１０１内の充電器１１１に接続される。ＣＰＬＴ線１０８は、接地線側が接地されるとともに、信号線側が、充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３内のＣＰＬＴ回路１０３−３と車両１０１内のＣＰＬＴ検出回路１１０に接続される。充電スタンド１０２は、充電期間中にＣＰＬＴ回路１０３−３から充電を指示するＣＰＬＴ信号を出力する。このＣＰＬＴ信号が車両１０１内のＣＰＬＴ検出回路１１０によって検出されることによって、充電器１１１に充電指示が出され、充電器１１１が電力線１０９からバッテリ１１２への充電を開始する。
【００１１】
充電時に車両の認証、課金を行ったり、車両固有の情報（例えばバッテリの情報（ＳＯＣ））をユーザ端末に伝える等の動作は、車両１０１内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０４と充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３との間で通信信号をやりとりすることにより実施される。
【００１２】
この場合、車両１０１内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０４と充電スタンド１０２のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３は、充電ケーブル内のＣＰＬＴ線１０８を使って、通信信号のＩｎｂａｎｄ通信を実施する。例えば、車両１０１から充電スタンド１０２に通信信号が送信されるときは、車両１０１内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０４において、制御部１０４−１がモデム部１０４−２を制御することにより、モデム部１０４−２で変調された通信信号がカプラ部１０４−３からＣＰＬＴ線１０８に重畳される。この通信信号は、充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３において、ＣＰＬＴ回路１０３−３を介して受信されてモデム部１０３−２で復調され、制御部１０３−１で受信処理される。逆に、充電スタンド１０２から車両１０１に通信信号が送信されるときは、充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３において、制御部１０３−１がモデム部１０３−２を制御することにより、モデム部１０３−２で変調された通信信号がＣＰＬＴ回路１０３−３を介して、ＣＰＬＴ線１０８に重畳される。この通信信号は、車両１０１内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０４において、カプラ部１０４−３を介して受信されてモデム部１０４−２で復調され、制御部１０４−１で受信処理される。
【００１３】
図２は、図１の充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３のブロック図である。
前述したように、制御部１０３−１は、ＣＰＬＴ信号の出力および検出を制御する。より具体的には、制御部１０３−１は、ＣＰＬＴ信号の出力を制御するＣＰＬＴ出力制御部２０１を含む。また、制御部１０３−１は、ＣＰＬＴ信号の状態を検出するＣＰＬＴ検出部２０２を含む。加えて、制御部１０３−１は、Ｉｎｂａｎｄ通信の通信信号の送信および受信も制御する。
【００１４】
前述したように、モデム部１０３−２は、Ｉｎｂａｎｄ通信の通信信号の変調および復調を行う。より具体的には、モデム部１０３−２は、制御部１０３−１から出力指示された通信信号の変調を行ってその変調された通信信号を送信する送信回路２０３を含む。また、モデム部１０３−２は、受信された変調されている通信信号の復調を行ってその復調された通信信号を制御部１０３−１に出力する受信回路２０４を含む。
【００１５】
モデム部１０３−２内（外でもよい）には、第１のカップリングコンデンサ２０５および第２のカップリングコンデンサ２０６が設けられる。第１のカップリングコンデンサ２０５の一端は、モデム部１０３−２の出力すなわち送信回路２０３に接続される。第２のカップリングコンデンサ２０６の一端は、モデム部１０３−２の入力すなわち受信回路２０４に接続される。第１のカップリングコンデンサ２０５および第２のカップリングコンデンサ２０６の各他端は共通に接続される。
【００１６】
第１のバイアス調整回路２０７は、制御部１０３−１内のＣＰＬＴ出力制御部２０１から出力されるＣＰＬＴ信号出力論理値に基づいてオンまたはオフされるスイッチング素子２０７−１とインダクタ２０７−２との直列回路を含み、一端が例えば＋１２Ｖ（ボルト）の正電源電圧に接続される。第２のバイアス調整回路２０８は、制御部１０３−１内のＣＰＬＴ出力制御部２０１から出力されるＣＰＬＴ信号出力論理値に基づいてオンまたはオフされるスイッチング素子２０８−１とインダクタ２０８−２との直列回路を含み、一端が例えば−１２Ｖ（ボルト）の負電源電圧に接続される。第１のバイアス調整回路２０７の他端（インダクタ２０７−２の他端）および第２のバイアス調整回路２０８の他端（インダクタ２０８−２の他端）は、第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６の共通接続部分に共通に接続される。
【００１７】
規格抵抗２０９は、充電スタンド１０２と車両１０１間のＣＰＬＴ信号の通信規格で定められている１ｋΩ（キロオーム）の抵抗値を有する抵抗である。規格抵抗２０９の一端は、第１および第２のバイアス調整回路２０７、２０８の共通接続部分に接続され、他端は図１のＣＰＬＴ線１０８の信号線側端子（図２中のＣＰＬＴ）に接続される。この規格抵抗２０９と、車両１０１内の負荷とでＣＰＬＴ信号を分圧し、車両１０１側のＣＰＬＴ検出回路１１０は車両１０１側の負荷にかかる電圧を検出する。
【００１８】
ＣＰＬＴ線１０８の接地線は接地端子（図２中のＥａｒｔｈ）に接続される。
図１の実施形態の構成において、充電スタンド１０２において、従来は別構成であったＣＰＬＴ出力／検出回路が、ＣＰＬＴ回路１０３−３としてＩｎｂａｎｄ通信装置１０３と一体化して構成されている。
【００１９】
このＣＰＬＴ回路１０３−３は、図２に示されるように、規格抵抗２０９の前段（モデム部１０３−２側）に配置される正負電源電圧に接続される第１および第２のバイアス調整回路２０７、２０８において、インダクタ２０７−２および２０８−２が挿入されている。
【００２０】
ＣＰＬＴ出力／検出回路をＩｎｂａｎｄ通信装置１０３と一体化することを検討したとき、一般に容易に考えられる構成は、図３に示されるような構成である。ここで、図３において、図２の場合と同じ機能を有する部分には同じ番号が付されている。図３の構成では、従来のカプラ部に相当するモデム部１０３−２における第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６が、規格抵抗２０９の後段（ＣＰＬＴ線１０８側）に単純に接続されている。一方、図２のＣＰＬＴ回路１０３−３に対応するＣＰＬＴ回路１０３−３′は、上記第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６とは別系統に接続される。すなわち、従来別々であったＣＰＬＴ出力／検出回路とＩｎｂａｎｄ通信装置を単純にＣＰＬＴ線１０８に並列に接続して一体化したような構成が、一般に容易に考えられる。そして、ＣＰＬＴ回路１０３−３′内の正負電源電圧に接続されるバイアス調整回路は一般には、図３に示されるように、規格抵抗２０９に共通に接続されるスイッチング素子２０７−１および２０８−１のみで構成される。
【００２１】
しかしこのような一般に容易に考えられる構成では、モデム部１０３−２内の第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６とＣＰＬＴ回路１０３−３′内の規格抵抗２０９とで一種のローパスフィルタが形成されてしまう。この結果、ＣＰＬＴ信号のパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）波形にひずみを生じてしまい、通信品質が劣化してしまうという問題点がある。
【００２２】
これに対して、図２に示される本実施形態の構成では、第１および第２のバイアス調整回路２０７、２０８内の各スイッチング素子２０７−１、２０８−１にそれぞれ直列に、インダクタ２０７−２および２０８−２が挿入される。そして、インダクタ２０７−２および２０８−２の共通接続部分に、第１および第２のカップリングコンデンサ２０５、２０６の共通接続部分が接続される。この構成により、ＣＰＬＴ信号のＰＷＭ波形のひずみを抑制することが可能となる。
【００２３】
図４は、図２に示される本実施形態の構成および図３に示される一般的に容易に考えられる構成のそれぞれにおいて処理されるコントロールパイロット信号のＰＷＭ波形の例を示した図である。４０１が本実施形態による波形例、４０２が一般的に容易に考えられる構成による波形例である。この波形例の比較から明らかなように、本実施形態では波形のひずみが良く抑制されており、これにより充電スタンド１０２のシステムを小型化し、通信品質を向上させることが可能となる。
【００２４】
図２に示される構成は、本発明の技術的範囲を満たす必要最低限の構成である。必要最低限の構成は、第１のバイアス調整回路２０７がスイッチング素子２０７−１とインダクタ２０７−２の直列部分を含み、第２のバイアス調整回路２０８がスイッチング素子２０８−１とインダクタ２０８−２の直列部分を含んでいることである。これにさらに付加的な回路素子が含まれている構成は、もちろん本発明の技術的範囲に包含される。
【００２５】
図５は、充電スタンド１０２内のＩｎｂａｎｄ通信装置１０３の他の実施形態のブロック図である。図５において、図２の一実施形態の場合と同じ機能を有する部分には同じ番号を付してある。
【００２６】
図５の他の実施形態の構成が図２の一実施形態の構成と異なる点は、規格抵抗２０９に並列に接続され、ＣＰＬＴ信号の成分は遮断し変調されたＩｎｂａｎｄ通信の通信信号の成分は通過させるバイパスコンデンサ５０１（バイパス回路）をさらに備える点である。
【００２７】
これにより、Ｉｎｂａｎｄ通信の通信信号は、規格抵抗２０９ではなくバイパスコンデンサ５０１側を通過するため、通信信号が規格抵抗２０９を通過することにより発生する減衰をさらに抑制することが可能となり、通信品質がさらに向上する。
【００２８】
なお、図５において、バイパスコンデンサ５０１の代わりに、通信信号の成分のみを通過させるハイパスフィルタなどのバイパス回路が採用されてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０１  車両
１０２  充電スタンド
１０３、１０４  Ｉｎｂａｎｄ通信装置
１０５  充電回路
１０６  コネクタ
１０７  系統電力
１０８  ＣＰＬＴ線
１０９  電力線
１１０  ＣＰＬＴ検出回路
１１１  充電器
１１２  バッテリ
１０３−１、１０４−１  制御部
１０３−２、１０４−２  モデム
１０３−３  ＣＰＬＴ回路
１０４−３  カプラ部
２０１  ＣＰＬＴ出力制御部
２０２  ＣＰＬＴ検出部
２０３  送信回路
２０４  受信回路
２０５  第１のカップリングコンデンサ
２０６  第２のカップリングコンデンサ
２０７  第１のバイアス調整回路
２０８  第２のバイアス調整回路
２０９  規格抵抗
２０７−１、２０８−１  スイッチング素子
２０７−２、２０８−２  インダクタ
５０１  バイパスコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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