(57)【要約】【課題】車両及び給電装置間を接続する充電ケーブルに内包された給電線を媒体として通信信号を伝送する電力線通信に適合した車両等を電力源として使用することが可能で、かつ、車両等を電力源として接続する電力負荷に対してノイズの混入等の悪影響を防止する充電システム及び車載システムを提供する。【解決手段】給電装置２と、給電装置２から給電される蓄電装置１０を搭載した車両１とを給電線３１、３２に接続する電力線通信において、給電線３１、３２から分岐し、家庭用電化製品等の電力負荷を接続することが可能な家庭用コンセント等の接続部１１８を備える給電支線１１６、１１７を設ける。更に、給電支線１１６、１１７に介装され、通信信号に係る帯域の信号を遮断するローパスフィルタ等の遮断手段１１６ａ、１１７ａを配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電装置と、該給電装置から給電される蓄電装置を搭載した車両とを給電線で接続し、該給電線を媒体として通信信号を伝送する充電システムにおいて、
前記給電線から分岐する給電支線と、
該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、
前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記遮断手段は、チョークコイルであることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
車両に搭載された蓄電装置への給電に用いる給電線を媒体として、通信信号を伝送する車載システムにおいて、
前記給電線から分岐する給電支線と、
該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、
前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする車載システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、給電装置と、該給電装置から給電される蓄電装置を搭載した車両とを給電線で接続し、該給電線を媒体として通信信号を伝送する充電システム及び車載システムに関する。
【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の給電によりバッテリに対する充電を行う。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実用化されている。なお、外部の給電装置とは、一般家屋、商用の給電ステーション等の施設に設置された給電装置である。給電装置から車両への給電に際しては、給電装置に接続されている充電ケーブルの先端のプラグを、受電コネクタとして車両に配設された給電口に接続する。そして、充電ケーブルに内包された給電線を介して給電装置から車両への給電が行われ、バッテリが充電される。
【０００３】
電気自動車、ハイブリッド自動車等の外部からの給電を要する自動車の実用化に際しては、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通信情報を、車両及び給電装置の間で送受信する通信機能が求められる。
【０００４】
そこで、給電線に通信信号を重畳することにより、車両及び給電装置の間で通信を行う電力線通信等の通信の規格化が進められている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図７は、規格化が進められている電力線通信の構成例を示す説明図である。図７中１０００は、車両であり、車両１０００は、給電装置２０００からの給電に際し、充電ケーブル３０００にて接続される。充電ケーブル３０００は、電力供給線として用いられる一対の給電線３００１、３００２及び接地用の導線である接地線３００３を内包している。
【０００６】
充電ケーブル３０００の一端は、給電装置２０００側に接続されており、他端側に設けられたプラグ３００４を車両１０００側の給電口に接続部として配設されている受電コネクタ１００１に接続することにより、給電が可能となる。
【０００７】
給電装置２０００は、交流電力を供給する電力供給部２００１と、通信信号の送受信を行う通信部２００２と、給電線３００１、３００２に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部２００３とを備えている。
【０００８】
そして、重畳分離部２００３は、給電線３００１、３００２に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離部２００３が、通信部２００２から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信部２００２に入力することで、通信部２００２の通信が行われる。
【０００９】
車両１０００は、受電コネクタ１００１と、蓄電装置１００２と、蓄電装置１００２に対する充電を行う充電装置１００３と、通信信号の送受信を行う通信装置１００４と、給電線３００１、３００２に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器１００５とを備えている。
【００１０】
そして、重畳分離器１００５は給電線３００１、３００２に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離器１００５が、通信装置１００４から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信装置１００４に入力することで、通信装置１００４の通信が行われる。
【００１１】
さらに、最近では、このような電気自動車等の車両を電力源として使用することについても検討され始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２４５３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、電力線通信の実行時に車両を電力源として電力負荷を接続し、使用する場合には、電力負荷の使用が電力線通信に悪影響を及ぼし、通信品質を低下させる虞があるという問題がある。
【００１４】
また、電力線通信が、車両を電力源とする電力負荷に対してノイズの混入等の悪影響を及ぼし、これにより電力負荷に誤動作が生じる虞があるという問題がある。
【００１５】
本発明は斯かる事情に鑑みて成されたものであり、給電線から電力負荷の接続に用いる給電支線を分岐し、かつ、給電支線に通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段を設ける。これにより、給電に係る電力を他の電力負荷にて使用することを可能としながらも、通信品質の低下、電力負荷の誤動作等の異常が生じる可能性を低減することが可能な充電システム及び車載システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る充電システムは、給電装置と、該給電装置から給電される蓄電装置を搭載した車両とを給電線で接続し、該給電線を媒体として通信信号を伝送する充電システムにおいて、前記給電線から分岐する給電支線と、該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る充電システムは、前記遮断手段は、チョークコイルであることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る車載システムは、車両に搭載された蓄電装置への給電に用いる給電線を媒体として、通信信号を伝送する車載システムにおいて、前記給電線から分岐する給電支線と、該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明では、遮断手段により、通信信号が給電支線を介して電力負荷へ流出することを防止することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る充電システム及び車載システムでは、遮断手段により、通信信号が電力負荷へ流入することを防止するため、通信信号の減衰による通信品質の低下等の異常の発生を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
【００２１】
また、通信信号の混入により、電力負荷が誤動作を起こす等の異常の発生を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る充電システムの構成例を示す説明図である。
【図２】通信信号の伝送経路における減衰特性の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の充電システムに対する簡易等価回路の一例を示す回路図である。
【図４】本発明の充電システムに対する簡易等価回路の一例を示す回路図である。
【図５】本発明の充電システムに対する簡易等価回路の一例を示す回路図である。
【図６】本発明の充電システムに対する簡易等価回路におけるシミュレーション結果の一例を示すグラフである。
【図７】規格化が進められている電力線通信の構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１は、本発明に係る充電システムの構成例を示す説明図である。図１は、本発明の充電システムを、電気自動車、プラグインハイブリッド車等の車両１が備えるバッテリ等の蓄電装置１０に対し、充電スタンド等の給電装置２から給電する形態に適用する例を示している。
【００２５】
車両１及び給電装置２の間は、充電ケーブル３により接続することが可能である。充電ケーブル３は、電力供給線として用いられる２本の給電線３１、３２及び接地用の導線である接地線３３を内包している。充電ケーブル３の一端は、給電装置２側に接続されており、他端側に設けられたプラグ３０を車両１側の接続部位となる車載給電口として配設されている受電コネクタ１１に接続することができる。充電ケーブル３の他端のプラグ３０を受電コネクタ１１に接続することにより、充電ケーブル３内の給電線３１、３２、及び接地線３３の端部に設けられた接続端子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが、受電コネクタ１１内に設けられた接続端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃと接触し、図１に例示する回路構成となる。
【００２６】
給電線３１、３２は、交流電圧が印加されるＡＣ線である。また、給電線３１、３２は、車両認証、充電管理、課金管理等の管理を行うための情報、その他各種情報を伝送する媒体として用いることも可能である。即ち、車両１及び給電装置２は、給電線３１、３２に通信信号を重畳及び分離することにより通信を行うことが可能である。
【００２７】
給電装置２は、交流電力を供給する電力供給部２０と、通信信号の送受信を行う通信部２１と、給電線３１、３２に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部２２とを備えている。
【００２８】
電力供給部２０には、給電線３１、３２及び接地線３３の一端が接続されている。給電装置２内の配線は、給電装置２外部の充電ケーブル３に内包された給電線３１、３２及び接地線３３に接続された延長線として機能する内部導線ということになるが、以降の説明では、便宜上、内部導線として配設された延長線部分も含めて、給電線３１、３２及び接地線３３として説明する。
【００２９】
重畳分離部２２は、給電線３１、３２から夫々分岐した分岐線３１０、３２０に夫々コンデンサ３１０ａ、３２０ａを介して接続されており、カップリングトランス（電磁誘導式の信号変換器）等の回路を用いて構成される。図１に示す例において、重畳分離部２２は、コンデンサ３１０ａ、３２０ａを介して給電線３１、３２に接続される一次コイル２２０と、一次コイル２２０に電磁的に結合される二次コイル２２１とを備える。また、二次コイル２２１は、通信部２１に接続されている。
【００３０】
重畳分離部２２は、給電線３１、３２に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離部２２が、通信部２１から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信部２１に入力することで、給電線３１、３２を媒体とした通信信号の送受信による通信部２１の通信が行われる。
【００３１】
車両１は、蓄電装置１０及び受電コネクタ１１の他、蓄電装置１０に対する充電を行う充電装置１２と、通信信号の送受信を行う通信装置１３と、給電線３１、３２に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器１４とを備えている。
【００３２】
車両１の受電コネクタ１１に充電ケーブル３のプラグ３０を接続することにより、充電ケーブル３に内包された給電線３１、３２の他端、及び接地線３３の他端に夫々設けられた接続端子３０ａ、３０ｂ、３０ｃが、受電コネクタ１１内に設けられた接続端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃと接続される。
【００３３】
受電コネクタ１１内には、接続端子１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して給電線３１、３２及び接地線３３に接続される内部配線１１１、１１２、１１３が設けられている。給電線３１、３２に接続された内部配線１１１、１１２の他端は、車両１内の内部に配設されたＡＣ線を介して充電装置１２に接続されており、充電装置１２により蓄電装置１０に対する充電が行われる。接地線３３に接続された内部配線１１３の他端は、車両１内の内部配線又は車体接地（body earth）を介して充電装置１２及び蓄電装置１０に接続されている。なお、以降の説明において、特に区分する必要がない場合、便宜上、各内部配線及びＡＣ線をも含めて、給電線３１、３２及び接地線３３として説明する。
【００３４】
給電線３１、３２（内部配線１１１、１１２）の途中から、分岐線１１４、１１５が分岐している。分岐線１１４、１１５には、夫々コンデンサ１１４ａ、１１５ａが介装され、重畳分離器１４に接続されている。コンデンサ１１４ａ、１１５ａは、通信信号に用いられる帯域の信号を透過するハイパスフィルタ等の機能を有する。
【００３５】
重畳分離器１４は、分岐線１１４、１１５に接続される一次コイル１４０と、一次コイル１４０に電磁的に結合される二次コイル１４１とを備えるカップリングトランス等の回路である。なお、二次コイル１４１は、通信装置１３に接続されている。
【００３６】
重畳分離器１４は、分岐線１１４、１１５を介して給電線３１、３２に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離器１４が、通信装置１３から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信装置１３に入力することで、給電線３１、３２を媒体とした通信信号の送受信による通信装置１３の通信が行われる。
【００３７】
通信装置１３は、給電装置２と各種通信信号を送受信するための機能を備え、一対の通信線により、重畳分離器１４と接続されている。
【００３８】
さらに、受電コネクタ１１において、給電線３１、３２（内部配線１１１、１１２）からは給電支線１１６、１１７が分岐しており、給電支線１１６、１１７の先端には電力負荷を接続することが可能な接続部１１８が設けられている。接続部１１８は、家庭用電化製品等の電力負荷のプラグを挿入することが可能な家庭用コンセントとして構成されている。また、給電支線１１６、１１７には、通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段としてローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａが介装されている。
【００３９】
接続部１１８は、例えば、受電コネクタ１１において、給電時に、外部に露出する位置に配設されており、給電に係る電力を他の電力負荷に供給する。また、給電線３１、３２を介して供給される電力と、給電支線１１６、１１７を介して接続部１１８から供給する電力とに差異がある場合、適宜、トランス、コンバータ等の変換器が設けられる。なお、図１では、受電コネクタ１１に接続部１１８を設ける例を示しているが、本発明はこれに限らず、受電コネクタ１１外に接続部１１８を配設するようにしても良い。
【００４０】
給電支線１１６、１１７に介装されるローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａについて説明する。ローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａとしては、チョークコイルが用いられる。但し、必ずしもチョークコイルである必要はなく、通信信号に係る帯域でハイインピーダンスとなる素子又は回路であれば良く、耐電圧の高いインダクタンス素子、耐電圧の高いインダクタンス素子と抵抗とを並列に接続した回路等の様々な素子又は回路を用いることが可能である。また、ローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａを、受電コネクタ１１に一体化して形成することにより、個別に形成した場合と比べて小型化を実現することができ、車載給電口として配設する際の車両１内の省スペース化を図ることができる。
【００４１】
図２は、通信信号の伝送経路における減衰特性の一例を示すグラフである。図２は、横軸に周波数をとり、縦軸に伝送経路における通信信号の減衰特性を信号比でとって、その関係を示したものである。図２では、電力負荷として、電力消費量が比較的大きい家庭用ドライヤーを接続部１１８に接続した場合における通信信号の減衰特性を示すグラフであり、太線が電力負荷を接続しない場合を示し、細線が電力負荷を接続した場合を示している。
【００４２】
通信信号に用いられる周波数の帯域としては、３０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域が低速通信用のＧ３帯域として割り当てられており、また、２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの帯域が高速通信用のＨＰＧＰ帯域として割り当てられている。図２に示すように、家庭用ドライヤーの様な電力消費量が比較的大きい電力負荷を接続した場合、ＨＰＧＰ帯域では、その影響をあまり受けていないが、Ｇ３帯域では、最大で約５ｄＢの低下がみられる。
【００４３】
このように接続された電力負荷のインピーダンスに起因して、通信装置１３まで伝送すべき通信信号が減衰することを抑制する機能を有するのが、給電支線１１６、１１７に介装されるローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａである。そして、ローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａにて、通信信号の減衰を抑制することにより、電力線通信に係る通信品質の低下を防止するという効果が見込まれる。また、接続部１１８に接続した電力負荷に対し、通信信号がノイズとなって誤動作等の悪影響が生じる可能性を低減することが可能である。
【００４４】
次にローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａによる効果の例を簡易等価回路を用いたシミュレーションテストを例に説明する。図３〜図５は、本発明の充電システムに対する簡易等価回路の一例を示す回路図である。図３〜図５において、電源Ｖ１は、図１を用いて説明した本発明の充電システムにおける電力供給部２０に対応する。同様にして、５ｎＦのコンデンサＣ１は、給電装置２に対応し、５ｎＦのコンデンサＣ２は、車両１に対応する。また、１ｋΩの抵抗Ｒ１は、通信装置１３に対応する。さらに、１００ｎＦのコンデンサＣ３は、電力負荷に対応し、１００μＨのチョークコイルＬ１は、ローパスフィルタ１１６ａ、１１７ａに対応する。
【００４５】
図３は、電力負荷を接続していない場合の簡易等価回路、図４は、電力負荷を接続した場合の簡易等価回路、そして、図５は、ローパスフィルタを介して電力負荷を接続した場合の簡易等価回路を示している。また、車両側の抵抗Ｒ１に対し、検出器ＶＤＢにより、電圧を測定し、伝送路減衰特性を求めることとした。
【００４６】
図６は、本発明の充電システムに対する簡易等価回路におけるシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図６は、横軸に周波数をとり、縦軸に検出器ＶＤＢによる検出結果に基づく減衰特性を信号比でとって、その関係を示したものである。図６において、実線は、図３の簡易等価回路として示した電力負荷を接続しない場合、一点鎖線は、図４の簡易等価回路として示した電力負荷を接続した場合、そして、波線は、図５の簡易等価回路として示したローパスフィルタを介して電力負荷を接続した場合を減衰特性を示している。図６から明らかなように、電力負荷を接続することにより、通信信号が減衰する虞があるが、ローパスフィルタの介装により、その減衰を防止することができる。
【００４７】
このような簡易等価回路によるシミュレーションテストからも明らかなように、本発明に係る充電システムでは、通信信号が電力負荷へ流入することを防止するため、通信信号の減衰による通信品質の低下等の異常の発生を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
【００４８】
前記実施の形態は、本発明の無数に存在する実施例の一部を開示したに過ぎず、目的、用途、仕様等の様々な要因を加味して適宜設計することが可能である。例えば、前記実施の形態では、車両側に家庭用コンセント等の接続部を設ける形態を示したが、給電装置側に設ける等、適宜設計することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  車両
１０  蓄電装置
１１  受電コネクタ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  接続端子
１１１、１１２、１１３  内部配線
１１４、１１５  分岐線
１１４ａ、１１５ａ  コンデンサ
１１６、１１７  給電支線
１１６ａ、１１７ａ  ローパスフィルタ（遮断手段）
１１８  接続部
１２  充電装置
１３  通信装置
１４  重畳分離器
１４０  一次コイル
１４１  二次コイル
２  給電装置
２０  電力供給部
２１  通信部
２２  重畳分離部
２２０  一次コイル
２２１  二次コイル
３  充電ケーブル
３０  プラグ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  接続端子
３１、３２  給電線
３１０、３２０  分岐線
３１０ａ、３２０ａ  コンデンサ
３３  接地線
【図１】
2013115724.tif 000003
【図２】
2013115724.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013115724.tif 000007
【図６】
2013115724.tif 000008
【図７】
2013115724.tif 000009