(57)【要約】【課題】充電時において車両機種（充電器機種）毎のノイズ環境に適応した通信を行い、安定したPLC通信を実現する車両用充電システムを提供する。【解決手段】充電スタンド６０に収容される電源ケーブル１００を車両１０のコネクタ５０に接続することにより電源ケーブル１００から車両１０を駆動するバッテリ４０の充電を行う充電器３０に給電を行うと共に、充電スタンド６０と車両１０との間で充電動作に関する情報を通信する車両充電システムにおいて、ノイズ情報取得部２１は、通信に使用する周波数帯域毎のノイズ情報を取得する。ＰＬＣ通信部２２は、ノイズ情報取得部２１が取得したノイズ情報に基づいて、ＰＬＣ通信における通信パラメータを決定し、車両１０と充電スタンド６０との間で決定したパラメータを通信することにより、そのパラメータに基づいて車両１０と充電スタンド６０との間でＰＬＣ通信を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電スタンドに収容される電源ケーブルを車両のコネクタに接続することにより前記電源ケーブルから前記車両を駆動するバッテリの充電を行う充電器に給電を行うと共に、前記充電スタンドと前記車両との間で充電動作に関する情報を通信する車両充電システムにおいて、
前記通信に使用する周波数帯域毎のノイズ情報を取得するノイズ情報取得部と、
前記ノイズ情報取得部が取得したノイズ情報に基づいて、前記通信における通信パラメータを決定し、前記車両と前記充電スタンドとの間で前記決定した通信パラメータを通信することにより、前記決定した通信パラメータに基づいて前記車両と前記充電スタンドとの間で前記通信を実施する通信部と、
を備えることを特徴とする車両充電システム。
【請求項２】
前記通信は前記電源ケーブルを使って行うＰＬＣ通信である、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両充電システム。
【請求項３】
前記ノイズ情報取得部および前記通信部を前記車両と前記充電スタンドの双方に設置する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両充電システム。
【請求項４】
前記ノイズ情報取得部による前記ノイズ情報の取得動作と、該ノイズ情報の取得に基づく前記通信部による前記通信パラメータの決定動作は、前記車両を前記充電スタンドに接続したとき、前記車両の充電器の動作を開始したとき、前記通信の通信エラー率が増加したとき、または前記車両の充電器の動作条件が変更されたときのいずれかにおいて実施する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両充電システム。
【請求項５】
前記通信パラメータは、使用周波数帯域、変調方式、出力レベル、符号化率のいずれか１つ以上を含む、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両充電システム。
【請求項６】
充電スタンドに収容される電源ケーブルを車両のコネクタに接続することにより前記電源ケーブルから前記車両を駆動するバッテリの充電を行う充電器に給電を行うと共に、前記充電スタンドと前記車両との間で充電動作に関する情報を通信する車両充電システムにおいて、
前記通信に使用する周波数帯域毎のノイズ情報を、前記車両の車種毎に蓄積するノイズ情報データベースと、
前記車両を前記充電スタンドに接続したときに、前記ノイズ情報データベースに蓄積されている前記車両の車種に対応するノイズ情報を取得して格納するノイズ情報格納部と、
前記ノイズ情報格納部が取得したノイズ情報に基づいて、前記通信における通信パラメータを決定し、前記車両と前記充電スタンドとの間で前記決定した通信パラメータを通信することにより、前記決定した通信パラメータに基づいて前記車両と前記充電スタンドとの間で前記通信を実施する通信部と、
を備えることを特徴とする車両充電システム。
【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通信ノイズの適応技術に関する。
【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、車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】
車と充電スタンド間の通信媒体の候補の一つとして、充電ケーブルに通信信号を重畳する電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）が挙げられる。ＰＬＣ通信においては、特に充電器が稼働中の状態において、ノイズの影響を受けやすい。
【０００４】
ＰＬＣ通信におけるノイズ対策の従来技術として、プラグイン車両とホームネットワーク間のＰＬＣ通信システムにおいて、充電器が稼動中の状態でもＰＬＣ通信信号と干渉する周波数帯のノイズを抑制することができる車両用充電装置が知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。この従来技術は、車両側システムの充電器の入力部に設けられた雑音信号抑制回路により、充電器から発生するコモンモードノイズおよびノーマルモードノイズが商用電源側に漏洩するのを防ぐ技術である。
【０００５】
この従来技術によれば、充電器から発生するノイズを抑制し、充電中でも安定したＰＬＣ通信を行うことができるとともに、商用電源側へのノイズ漏洩を防ぐことができる。しかしながら、この従来技術は、固定された帯域のノイズを除去することを目的として設置された雑音信号抑制回路である。車両機種（充電器機種）毎にノイズ環境が異なる場合には、それに適応した雑音信号抑制回路の設計が必要である。また、雑音信号抑制回路（フィルタ）の効果は線路状況（インピーダンス等）によって変わるため、電源系統に接続される装置、線路の状況によっては、ノイズの漏洩を防ぐことが防ぎ切れない可能性があるといった問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−９９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、充電時において車両機種（充電器機種）毎のノイズ環境に適応した通信を行い、安定したPLC通信を実現する車両用充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、充電スタンドに収容される電源ケーブルを車両のコネクタに接続することにより電源ケーブルから車両を駆動するバッテリの充電を行う充電器に給電を行うと共に、充電スタンドと車両との間で充電動作に関する情報を通信する車両充電システムにおいて、通信に使用する周波数帯域毎のノイズ情報を取得するノイズ情報取得部と、ノイズ情報取得部が取得したノイズ情報に基づいて、通信における通信パラメータを決定し、車両と充電スタンドとの間で決定した通信パラメータを通信することにより、決定した通信パラメータに基づいて車両と充電スタンドとの間で通信を実施する通信部とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両と充電スタンドとの間でＰＬＣ通信等の情報通信を行う車両充電システムにおいて、充電器から発生するノイズの状況を把握し、通信信号と干渉する周波数帯のノイズを適応的に回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態のシステム構成図である。
【図２】ＰＬＣ通信システムのブロック図である。
【図３】実施形態の動作シーケンス図である。
【図４】通信パラメータ決定テーブルの構成図である。
【図５】実施形態による通信設定通知パケットのデータ構成例を示す図である。
【図６】他の実施形態のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
本実施形態は、ＰＬＣ通信システムを有するプラグインハイブリット車（もしくはＥＶ車）と、ＰＬＣ通信システムを有する充電スタンドとの間でＰＬＣ通信を行う車両充電システムにおいて、充電器から発生するノイズの状況を把握し、ＰＬＣ通信信号と干渉する周波数帯のノイズを適応的に回避する車両用充電装置を提案するものである。
【００１２】
図１は、本実施形態のシステム構成図である。
プラグインハイブリット車（もしくはＥＶ車)である車両１０は、ＰＬＣ通信システム２０、充電器３０、バッテリ４０、充電／通信制御回路９０、コネクタ５０を搭載する。充電器３０は、充電スタンド６０側の商用電源８０から充電回路７０、電源ケーブル１００、車両１０側のコネクタ５０を介して供給される電力に基づいて、バッテリ４０を充電する。充電／通信制御回路９０は、充電器３０から、充電の制御に必要な通信情報を取得し、必要な情報をＰＬＣ通信システム２０ａに引き渡す。ＰＬＣ通信システム２０ａは、充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂとの間で、電源ケーブル１００を介して、ＰＬＣ通信を実行する。
【００１３】
ＰＬＣ通信システム２０ａおよび２０ｂは、ＰＬＣ通信部２２ａおよび２２ｂと、ノイズ情報取得部２１ａおよび２１ｂとから構成される。なお、ＰＬＣ通信システム２０ａと２０ｂは、共通の構成を有する。以降の説明では、特に区別しないで説明するときには、ａやｂを除いて表記する。
【００１４】
図２は、ＰＬＣ通信システム２０のブロック図である。ＰＬＣ通信部２２は、送信部２２１と受信部２２２を備える。送信部２２１は、図１の充電／通信制御回路９０から対向するＰＬＣ通信部２２に向けて送信されるＰＬＣ送信信号に対して、送信パケットを組み立てて、その送信パケットを電源ケーブル１００に送出する処理を行う。受信部２２２は、対向するＰＬＣ通信部２２から伝送されてくる受信パケットを電源ケーブル１００から受信し、その受信パケットからＰＬＣ受信信号と取り出す処理を行う。ノイズ情報取得部２１は、Ａ／Ｄ変換器２１１と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算部２１２と、データ取得部２１３を備える。ＰＬＣ通信部２２内の受信部２２２から受信されたＰＬＣ受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２１１によってアナログ信号からディジタル信号に変換された後、高速フーリエ変換の演算処理により、周波数信号に変換される。データ取得部２１３は、ＦＦＴ演算部２１２から出力される通信帯域内の各周波数（もしくは各サブキャリア）毎の電圧値を保持する。
【００１５】
本実施形態では、ノイズ情報取得部２１が、電源ケーブル１００上のノイズを各周波数ごとにスキャンして、信号の出力レベルを超えるようなノイズ情報を保持する。そして、本実施形態では、各周波数ごとのノイズ情報に基づいて、まず、車両１０側のＰＬＣ通信部２２ａにおいて、信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定し、その決定値を、通信設定通知として、充電スタンド６０側のＰＬＣ通信部２２ｂに通知する。ＰＬＣ通信部２２ｂでは、受信した通信設定通知に基づいて、ＰＬＣ通信部２２ａと同様に、信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定し、その後、ＰＬＣ通信部２２ａと２２ｂの間でＰＬＣ通信を開始する。このＰＬＣ通信においては、例えば車両１０側の充電状況が充電スタンド６０側に通知され、充電スタンド６０側の充電回路７０は、通知された充電状況に従って給電状況を制御することも可能である。
【００１６】
図１において、車両１０と充電スタンド６０がコネクタ５０によって接続された直後は、車両１０側の充電器３０がまだ動作を開始していないためＰＬＣ通信は安定しているが、充電器３０が動作を開始すると、その動作ノイズの影響で、ＰＬＣ通信が不安定になる。そこで、本実施形態では、ＰＬＣ通信システム２０ａと２０ｂが通信を行う際に、図３に示されるような動作シーケンスに基づいて、車両１０の主に充電器３０から発生するノイズの状況が把握され、ＰＬＣ信号と干渉する周波数帯のノイズが適応的に回避される。
【００１７】
図３においてまず、車両１０側の充電／通信制御回路９０から、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａに、充電スタンド６０との接続要求が通知される（シーケンスＳ１）。これを受けて、ＰＬＣ通信システム２０ａのノイズ情報取得部２１ａは、通信帯域内の各周波数ごとのノイズをノイズ情報として取得する（シーケンスＳ２）。ＰＬＣ通信システム２０ａは、ノイズ情報の取得完了を充電／通信制御回路９０に通知する（シーケンスＳ３）。
【００１８】
車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａは、シーケンスＳ２でのノイズ情報の取得結果に基づいて、信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定する。そして、それらの決定値を、通信設定通知として、充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂに通知する（シーケンスＳ４）。充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂは、受信した通信設定通知に基づいて、車両１０側と同様に信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定する。そして、その決定結果を、通信確認通知として、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａに応答する（シーケンスＳ５）。
【００１９】
以上のシーケンスＳ１からＳ５までの制御処理により、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａと充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂとの間で、決定された通信パラメータに従って、ＰＬＣ通信が可能となる。ここでは、充電開始時の様々な情報が、ＰＬＣ通信によって充電スタンド６０と車両１０との間で通信される（シーケンスＳ６）。
【００２０】
その後、車両１０側の充電／通信制御回路９０から充電器３０に対して、充電器動作要求が通知される（シーケンスＳ７）。これにより充電器３０が動作を開始し（シーケンスＳ８）、充電器３０から充電／通信制御回路９０に対して充電器動作確認信号が応答される（シーケンスＳ９）。
【００２１】
この充電器３０の動作開始後、充電／通信制御回路９０から、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａに、充電器動作通知が通知される（シーケンスＳ１０）。これを受けて、ＰＬＣ通信システム２０ａのノイズ情報取得部２１ａは、再度、通信帯域内の各周波数ごとのノイズ電力をノイズ情報として取得する（シーケンスＳ１１）。ＰＬＣ通信システム２０ａは、ノイズ情報の取得完了を充電／通信制御回路９０に通知する（シーケンスＳ１２）。
【００２２】
車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａは、シーケンスＳ１１でのノイズ情報の取得結果に基づいて、再度、信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定する。そして、その決定値を、通信設定通知として、充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂに通知する（シーケンスＳ１３）。充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂは、受信した通信設定通知に基づいて、車両１０側と同様に信号の変調方式、符号化率、出力レベル、使用周波数帯域等を決定する。そして、その決定結果を、通信確認通知として、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａに応答する（シーケンスＳ１４）。
【００２３】
これ以後、新たに決定された通信パラメータに従って、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａ内のＰＬＣ通信部２２ａと充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂ内のＰＬＣ通信部２２ｂとの間で、ＰＬＣ通信が実行される。
【００２４】
以上のシーケンスＳ７からＳ１４までの制御処理により、車両１０側の充電器３０が動作回避することによりノイズ環境が変化しても、新たにノイズ情報が取得されて、車両１０側のＰＬＣ通信システム２０ａと充電スタンド６０側のＰＬＣ通信システム２０ｂの双方で、新たなノイズ環境に適応した通信パラメータが設定され直して、ＰＬＣ通信が続行される。
【００２５】
ノイズ情報取得部２１でのノイズ情報の取得動作と、それに基づくＰＬＣ通信部２２での通信パラメータの設定動作の詳細について、以下に説明する。
ノイズ情報取得部２１は、ＰＬＣ通信が行われていないタイミングで通信帯域内の各周波数毎の電圧値をスキャンし、各周波数（もしくは各サブキャリア）毎の電圧値を保持する。ノイズ情報取得部２１は、得られた各周波数（もしくは各サブキャリア）毎の電圧値をもとに、通信パラメータ（使用周波数帯域、変調方式、出力レベル、符号化率等）を決定する。そのために、ＰＬＣ通信部２２は、例えば図４に示されるような通信パラメータ決定テーブルを保持し、これを参照して通信パラメータを決定する。
【００２６】
例えば、サブキャリアの電圧値が１００［ｄＢｕＶ］以上であれば、そのサブキャリアは使用しない（図４のサブキャリアＮｏ．２と５が該当する）。
また、サブキャリアの電圧値が８０〜１００［ｄＢｕＶ］であれば、変調方式をＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：二位相偏移変調）方式とし、出力レベルを大に設定する（図４のサブキャリアＮｏ．１と６が該当する）。これは、ノイズが比較的大きいため、変調効率が比較的低く誤り率の小さい変調方式を選択し、ノイズに対して出力レベルを大に制御することを意味する。
【００２７】
また、サブキャリアの電圧値が６０〜８０［ｄＢｕＶ］であれば、変調方式をＱＰＳＫ（Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：四位相偏移変調）方式とし、出力レベルを中に設定する（図４のサブキャリアＮｏ．３が該当する）。これは、ノイズが比較的小さいため、変調効率が高い変調方式を選択し、出力レベルを中程度に制御することを意味する。
【００２８】
また、サブキャリアの電圧値が６０［ｄＢｕＶ］以下であれば、変調方式をＱＰＳＫ方式とし、出力レベルを小に設定する（図４のサブキャリアＮｏ．４が該当する）。これは、ノイズが非常に小さいため、変調効率が高い変調方式を選択し、出力レベルを小に制御することを意味する。
【００２９】
以上のようにして決定した決定した通信パラメータを用いて、ＰＬＣ通信部２２は、対向側のＰＬＣ通信部２２に対して通信設定通知を送信する。なお、図３の動作シーケンス例では、車両１０側のＰＬＣ通信部２２ａで通信パラメータが決定されて、その通信パラメータが充電スタンド６０側のＰＬＣ通信部２２ｂに通信設定通知として通知される例について示した。これに対して、充電スタンド６０側のＰＬＣ通信部２２ｂで通信パラメータが決定されて、その通信パラメータが車両１０側のＰＬＣ通信部２２ａに通信設定通知として通知される形態が採用されてもよい。
【００３０】
通信設定通知として通知されるパケットのデータ構成例を、図５に示す。パケット内の通信設定通知情報部５０１に、使用周波数、変調方式、出力レベル情報を格納する。なお、図４の通信パラメータ決定テーブルおよび図５のパケットデータに、さらに符号化率等の通信パラメータが付加されてもよい。
【００３１】
車両１０側のＰＬＣ通信部２２ａと充電スタンド６０側のＰＬＣ通信部２２ｂは、いったん通信設定通知に基づいて相互に通信パラメータを決定すると、それ以降再度ノイズ情報を取得するまで、決定された通信パラメータで相互に通信を行う。なお、通信設定通知情報は、通信する全てのパケットに記載されていてもよいし、通信設定通知を行うパケットのみに記載されていてもよい。
【００３２】
図３で説明した動作シーケンス例では、ノイズ情報を取得するタイミングは、車両１０の充電スタンド６０への接続時（シーケンスＳ２）と、充電器３０の動作開始時（シーケンスＳ１１）である。これらも含めて、ノイズ情報を取得するタイミングとして、例えば以下のタイミングが挙げられる。
【００３３】
・起動時
・充電器動作開始時
・通信エラーレート増加時
・充電器動作条件変更時（出力電力変更時）
これらのタイミングにおいて適宜ノイズ情報を取得し、通信パラメータを決定し直すことにより、車両１０と充電スタンド６０の接続時のノイズ環境に変化によく適応したＰＬＣ通信を実施することができる。
【００３４】
図６は、本発明の他の実施形態のシステム構成図である。図６において、図１の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。
図６の他の実施形態では、図１のノイズ情報取得部２１ａおよび２１ｂの代わりに、ノイズ情報格納部２１ａ′および２１ｂ′が設けられる。充電スタンド６０側のノイズ情報格納部２１ｂ′には、各車種毎のノイズ情報を蓄積したノイズ情報データベース１１０が接続される。車両１０が充電スタンド６０に接続された段階で、車両１０に対応する車種のノイズ情報がノイズ情報データベース１１０よりノイズ情報格納部２１ｂ′にダウンロードされる。ノイズ情報格納部２１ｂ′は、必要に応じて車両１０側のＰＬＣ通信システム２０内のノイズ情報格納部２１ａ′と通信して、両者の通信パラメータを合わせる。
【００３５】
ここで、ノイズ情報データベース１１０に学習機能を持たせ、車両１０が接続される度に、その車種のノイズパターン情報が車両１０からノイズ情報データベース１１０に格納されるように構成されてもよい。
【００３６】
以上の実施形態では、ＰＬＣ通信を対象として、ノイズ情報に基づいて通信パラメータを適応的に制御する方式について説明した。本発明は、ＰＬＣ通信に限られるものではなく、様々な通信方式のもとでの車両と充電スタンドとの通信における通信パラメータの適応制御に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  車両
２０、２０ａ、２０ｂ  ＰＬＣ通信システム
２１、２１ａ、２１ｂ  ノイズ情報取得部
２１′、２１ａ′、２１ｂ′  ノイズ情報格納部
２２、２２ａ、２２ｂ  ＰＬＣ通信部
３０  充電器
４０  バッテリ
５０  コネクタ
６０  充電スタンド
７０  充電回路
８０  商用電源
９０  充電／通信制御回路
１００  電源ケーブル
１１０  ノイズ情報データベース
２１１  Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器
２１２  ＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算部
２１３  データ取得部
２２１  送信部
２２２  受信部
５０１  通信設定通知情報部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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