(57)【要約】【課題】無線通信において、再送遅延の短縮と帯域利用効率の向上とを両立できる無線送信機を提供する。【解決手段】車両側無線通信機２４は、非接触充電の制御に関する通信データおよびオーバーヘッドを含む無線パケットを送信する、無線送信機である。車両側無線通信機２４は、第１の通信データＤ３を取得する機能と、第１の通信データＤ３を取得することに応じて、第１の通信データＤ３を含む第１の無線パケットＰ３を送信する機能と、第１の通信データＤ３を取得した後に、第２の通信データＤ４を取得する機能と、第１の無線パケットＰ３に対するＡＣＫ信号を所定時間内に受信したか否かを判定する機能と、ＡＣＫ信号を所定時間内に受信しなかった場合に、第１の通信データＤ３および第２の通信データＤ４を含む第２の無線パケットＰ４を送信する機能とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触充電の制御に関する通信データおよびオーバーヘッドを含む無線パケットを送信する、無線送信機であって、
‐第１の通信データを取得する機能と、
‐前記第１の通信データを取得することに応じて、前記第１の通信データを含む第１の無線パケットを送信する機能と、
‐前記第１の通信データを取得した後に、第２の通信データを取得する機能と、
‐前記第１の無線パケットに対するＡＣＫ信号を所定時間内に受信したか否かを判定する機能と、
‐前記ＡＣＫ信号を前記所定時間内に受信しなかった場合に、前記第１の通信データおよび前記第２の通信データを含む第２の無線パケットを送信する機能と、
を備える、無線送信機。
【請求項２】
前記通信データは定期的に取得される、請求項１に記載の無線送信機。
【請求項３】
前記通信データはＣＡＮ通信を介した受信により取得される、請求項１または２に記載の無線送信機。
【請求項４】
前記ＡＣＫ信号を前記所定時間内に受信した場合に、前記第１の通信データを含まず前記第２の通信データを含む第２の無線パケットを送信する機能をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無線送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラグインハイブリッド車やＥＶ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。充電の方法として、スタンドと車両とを充電ケーブルで接続する接触充電方式と、共鳴コイル等を使用して非接触で電力を伝送する非接触充電方式が挙げられる。
【０００３】
充電に際して、充電スタンドと車両との間で、互いの存在を確認することが必要となる。接触充電方式では、車両のインレットにプラグを挿すため、充電スタンドと車両はこのプラグを介してお互いに相手の存在を確認することができる。また、充電に際して、充電制御、車両の認証、課金、車固有の情報（例えばバッテリの情報（ＳＯＣ））等の情報のやりとりのために、充電スタンドと車両との間で通信が必要になる。接触充電方式では、この通信は、充電ケーブルを用いた有線通信により実現することが可能である（例えばＣＰＬＴやＩｎｂａｎｄ通信等）。
【０００４】
一方、非接触充電方式では、充電スタンドと車両とは物理的には接続されていないため、存在確認や情報のやりとりのための通信を無線で行う必要がある。無線通信では、有線通信に比較してパケットの破損や欠落等が発生しやすいので、データの再送がより頻繁に必要となる。無線通信においてデータの再送を行う通信システムの構成の例は、特許文献１に記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１３５３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、再送遅延の短縮と帯域利用効率の向上とを両立させることが困難であるという問題があった。再送遅延とは、データの初送から再送までの時間を意味し、帯域利用効率とは、消費される周波数資源に対する実質的に伝送可能な情報量を意味する。
【０００７】
たとえば特許文献１の技術では、データの再送まで２０パケットの間隔が置かれるので再送遅延が大きくなる。また、特許文献１の技術では、初送データの受信結果に関わらず必ず再送を行うので、帯域利用効率が低下する。
【０００８】
再送遅延は、無線通信における一般的な問題であるが、とくに車両の充電のような大電流の制御では安全のために制御に即時性が求められるので、再送遅延はより重大な問題となる。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、無線通信において再送遅延の短縮と帯域利用効率の向上とを両立できる無線送信機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】
【００１０】
上述の問題を解決するため、この発明に係る無線送信機は、非接触充電の制御に関する通信データおよびオーバーヘッドを含む無線パケットを送信する、無線送信機であって、第１の通信データを取得する機能と、第１の通信データを取得することに応じて、第１の通信データを含む第１の無線パケットを送信する機能と、第１の通信データを取得した後に、第２の通信データを取得する機能と、第１の無線パケットに対するＡＣＫ信号を所定時間内に受信したか否かを判定する機能と、ＡＣＫ信号を所定時間内に受信しなかった場合に、第１の通信データおよび第２の通信データを含む第２の無線パケットを送信する機能とを備える。
【００１１】
この発明によれば、ある無線パケットに対するＡＣＫ信号が正常に受信されなかった場合に、それより後の無線パケットに、先の通信データおよび後の通信データが含まれて送信される。
【００１２】
通信データは定期的に取得されてもよい。
通信データはＣＡＮ通信を介した受信により取得されてもよい。
ＡＣＫ信号を所定時間内に受信した場合に、第１の通信データを含まず第２の通信データを含む第２の無線パケットを送信する機能をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ＡＣＫ信号を正常に受信しない場合には、ＮＡＣＫ信号や再送要求等を待たずに再送を行うので、再送遅延が短縮される。また、不要な再送を抑制し、かつ再送する場合であっても複数の通信データで１つのオーバーヘッドを共用するので、帯域利用効率が向上する。したがって、再送遅延の短縮と帯域利用効率の向上とを両立させることができる。
【００１４】
再送遅延の短縮は、無線通信において一般的に有用な効果であるが、とくに車両の充電のような大電流の制御では安全のために制御に即時性が求められるので、再送遅延の短縮はより有用な効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線送信機を含む構成の例を示す。
【図２】非接触充電およびその開始前に実行される処理の概要を示す
【図３】図１の車両側無線通信機が扱うデータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係る無線送信機を含む構成の例を示す。充電スタンド１０が設置され、充電スタンド１０から給電を受けるために車両２０がその近辺に停車している。
【００１７】
充電スタンド１０は、給電装置１１と、給電ケーブル１２と、給電コイル１３と、スタンド側無線通信機１４と、アンテナ１５とを備える。給電装置１１は、図示しない電源装置から電力を受電し、これを外部の電気機器（たとえば車両２０）に給電を行うために送電する。給電ケーブル１２は、給電装置１１から送電される電力を給電コイル１３に伝達する。給電コイル１３は非接触給電器であり、外部の受電器（たとえば後述の充電コイル２３）と電磁的結合を形成して電磁誘導または共鳴により非接触給電を行う。
【００１８】
スタンド側無線通信機１４は、本実施形態では無線送信機および無線受信機を含む。すなわち、スタンド側無線通信機１４は、無線送信機として、給電装置１１から通信データを取得し、無線パケットの形態でアンテナ１５を介して外部の無線受信機（たとえば後述の車両側無線通信機２４）に送信する。また、スタンド側無線通信機１４は、無線受信機として、外部の無線送信機（たとえば車両側無線通信機２４）からアンテナ１５を介して無線パケットを受信し、通信データを再生して給電装置１１に提供する。
【００１９】
車両２０は、バッテリ２１と、充電装置２２と、充電コイル２３と、車両側無線通信機２４とアンテナ２５とを備える。バッテリ２１は電力を貯蓄する。充電コイル２３は非接触受電器であり、外部の給電器（たとえば給電コイル１３）と電磁的結合を形成して電磁誘導または共鳴により非接触受電を行う。充電装置２２は、充電コイル２３から電力を受電し、バッテリ２１に送電する。
【００２０】
車両側無線通信機２４は、本実施形態では無線送信機および無線受信機を含む。すなわち、車両側無線通信機２４は、無線送信機として、充電装置２２から通信データを取得し、無線パケットの形態でアンテナ２５を介して外部の無線受信機（たとえばスタンド側無線通信機１４）に送信する。また、車両側無線通信機２４は、無線受信機として、外部の無線送信機（たとえばスタンド側無線通信機１４）からアンテナ２５を介して無線パケットを受信し、通信データを再生して充電装置２２に提供する。
【００２１】
充電装置２２と車両側無線通信機２４との間の通信は、たとえばＣＡＮ（Car Area Network）を用いて実現可能である。この場合には、車両側無線通信機２４は、ＣＡＮから受信した通信データをアンテナ２５を介して送信し、また、アンテナ２５から受信したデータをＣＡＮに対して送信する。
【００２２】
このように、スタンド側無線通信機１４と車両側無線通信機２４とは、互いに通信データを含む無線パケットを送受信する。この通信データは、給電コイル１３および充電コイル２３を介した非接触充電の制御に係るものを含む。
【００２３】
図２に、非接触充電およびその開始前に実行される処理の概要を示す。非接触充電の制御は、たとえば次の順序で進行する。
まず、スタンド側無線通信機１４から車両側無線通信機２４に、充電スタンド１０の存在を通知するためのビーコンが送信される（ステップＳ１）。この送信は、たとえば定期的にブロードキャスト方式で行われる。車両側無線通信機２４は、このビーコンを検知すると、スタンド側無線通信機１４に通信の接続要求を送信する（ステップＳ２）。
【００２４】
この接続要求に基づき、スタンド側無線通信機１４と車両側無線通信機２４との間で通信が確立する（ステップＳ３）。通信が確立した後、給電装置１１の制御に基づき、給電装置１１から、給電コイル１３および充電コイル２３を介して、充電装置２２に弱電力の出力が行われる（ステップＳ４）。弱電力の出力の結果（たとえば給電コイル１３および充電コイル２３における電圧の変動状況）に基づき、給電装置１１は、充電スタンド１０と車両２０とのペアリングが成立するか否かを判定する（ステップＳ５）。ペアリングが成立すると判定されると、給電装置１１の制御に基づき、給電コイル１３から充電コイル２３に非接触充電のための送電が開始される（ステップＳ６）。
【００２５】
送電が開始されてから終了するまでの間（図２ではステップＳ６の実行中）は、充電装置２２が充電の状況（たとえばバッテリ２１のＳＯＣ）を継続的に監視し、監視の結果を通信データとして継続的に車両側無線通信機２４に伝達する。車両側無線通信機２４は、この通信データに基づいて無線パケットを構築し、アンテナ２５を介して無線送信する。スタンド側無線通信機１４は、アンテナ１５を介してこの無線パケットを受信し、通信データを再生して給電装置１１に伝達する。給電装置１１は、この通信データに基づいて継続的に非接触充電の制御を行う。
【００２６】
図３に、充電の継続的な監視に関連して、車両側無線通信機２４が扱うデータの構成を示す。充電装置２２は、通信データＤ１〜Ｄ５を生成して車両側無線通信機２４に出力する。この出力は、たとえば上述のようにＣＡＮを介した送信により行われる。また、この出力または送信は、たとえば定期的に行われ、その間隔は図示のようにＴである。Ｔは、たとえば１０ｍｓ〜１００ｍｓの範囲の値である。
【００２７】
車両側無線通信機２４は、充電装置２２によって生成される通信データＤ１〜Ｄ５を入力として取得する。図３では、通信データＤ１〜Ｄ５はこの順に取得される。たとえば、通信データＤ２は通信データＤ１の次に取得される通信データであり、通信データＤ４は通信データＤ３の次に取得される通信データである。なお上述のように、通信データＤ１〜Ｄ５は定期的に取得される。また、上述のように、通信データＤ１〜Ｄ５は、ＣＡＮ通信を介した受信により取得される。各通信データのデータ長はたとえば８バイトである。
【００２８】
車両側無線通信機２４は、通信データＤ１〜Ｄ５を取得することに応じて、通信データＤ１〜Ｄ５およびオーバーヘッドＯＨを含む無線パケットＰ１〜Ｐ５を生成する。さらに、車両側無線通信機２４は、生成した無線パケットＰ１〜Ｐ５を出力する。この出力は、たとえばアンテナ２５を介した無線送信により行われる。各無線パケットのデータ長はたとえば３００バイト程度である。
【００２９】
「通信データ」の意味は、当業者が適宜定義可能であるが、たとえば充電装置２２またはその構成要素（たとえば充電動作を制御するアプリケーションプログラムを実行するＥＣＵ）が生成するアプリケーションデータであってもよい。または、車両側無線通信機２４におけるペイロードデータであってもよい。
【００３０】
「オーバーヘッド」の意味は、当業者が適宜定義可能であるが、たとえば無線パケットに含まれるデータのうち通信データ以外のものをいう。たとえば、オーバーヘッドは、様々なプロトコルのヘッダ、誤り訂正符号、その他車両側無線通信機２４が生成する任意の付加情報を含む。また、オーバーヘッドは、通信データＤ１〜Ｄ５を互いに識別するための情報（データ番号、時刻、等）を含んでもよい。
【００３１】
図３において、通信データＤ１〜Ｄ５と、無線パケットＰ１〜Ｐ５との間の矢印は、通信データと無線パケットとの間の包含関係を示す。たとえば、無線パケットＰ３は、通信データＤ３を含む。
【００３２】
車両側無線通信機２４による無線パケットの生成は、通信データを取得するたびに行われる。たとえば、車両側無線通信機２４は、通信データＤ３（第１の通信データ）を取得することに応じて、通信データＤ３を含む無線パケットＰ３（第１の無線パケット）を生成し送信する。また、車両側無線通信機２４は、通信データＤ４（第２の通信データ）を取得することに応じて、通信データＤ４を含む無線パケットＰ４（第２の無線パケット）を生成し送信する。なお、後述するように、図３の例では、無線パケットＰ４（第２の無線パケット）は、通信データＤ３（第１の通信データ）も含んでいる。このように、無線パケットは、それぞれ１つ以上の通信データを含む。
【００３３】
また、車両側無線通信機２４は、送信した無線パケットに対するＡＣＫ信号（肯定応答）を受信する。図３の例では、無線パケットＰ１、Ｐ２、Ｐ４およびＰ５それぞれに対するＡＣＫ信号Ａ１、Ａ２、Ａ４およびＡ５を受信する。ＡＣＫ信号は、車両側無線通信機２４が通信している無線通信機（たとえばスタンド側無線通信機１４）から送信されるものである。
【００３４】
図３の例において、車両側無線通信機２４は、無線パケットＰ１、Ｐ２、Ｐ４およびＰ５に対するＡＣＫ信号Ａ１、Ａ２、Ａ４およびＡ５は正常に受信しているが、無線パケットＰ３に対するＡＣＫ信号Ａ３については正常に受信していないものとする。「ＡＣＫ信号を正常に受信する」とは、本実施形態では、無線パケットの送信時刻から所定時間内にその無線パケットに対するＡＣＫ信号を受信することを意味する。また、「ＡＣＫ信号を正常に受信していない」とは、本実施形態では、無線パケットの送信時刻から所定時間が経過してもその無線パケットに対するＡＣＫ信号を受信していないことを意味する。この所定時間は、たとえばＡＣＫ信号に関する待機時間であり、固定値として指定されるか、またはパラメータとして変更可能に指定される。
【００３５】
車両側無線通信機２４は、各無線パケットに対するＡＣＫ信号を、正常に受信したか否かを判定し、そのＡＣＫ信号を正常に受信しなかった場合には、対応する通信データを再送する。
【００３６】
ここで、通信データを再送するタイミングは、ＡＣＫ信号を正常に受信しなかったと判定された直後に取得される通信データの送信時である。たとえば、図３の例において、無線パケットＰ３に対するＡＣＫ信号Ａ３が正常に受信されず、その受信されなかったことが通信データＤ４の取得前に判定された場合には、車両側無線通信機２４は、通信データＤ４に対応する無線パケットＰ４に、通信データＤ３を含めて送信する。すなわち、この場合には、車両側無線通信機２４は、通信データＤ３（第１の通信データ）および通信データＤ４（第２の通信データ）を含む無線パケットＰ４（第２の無線パケット）を送信することになる。
【００３７】
一方、ＡＣＫ信号を正常に受信した場合には、本実施形態では対応する通信データの再送は行わない。たとえば、図３の例では無線パケットＰ２に対するＡＣＫ信号Ａ２は正常に受信されているので、車両側無線通信機２４は、通信データＤ２を含まず通信データＤ３を含む無線パケットＰ３を送信する。また、仮に無線パケットＰ３に対するＡＣＫ信号Ａ３が正常に受信されていた場合には、車両側無線通信機２４は、通信データＤ３を含まず通信データＤ４を含む無線パケットＰ４を送信することになる。
【００３８】
このようにして、車両側無線通信機２４は、非接触充電の制御に関する通信データＤ１〜Ｄ５およびオーバーヘッドＯＨを含む無線パケットＰ１〜Ｐ５を送信する。これに応じ、スタンド側無線通信機１４は、送信された無線パケットＰ１〜Ｐ５を受信する。
【００３９】
ここで、通信路の状況（距離、ノイズ、等）により、無線パケットＰ１〜Ｐ５のうちいずれかが正常に受信されない可能性がある。しかしながら、いずれかの無線パケットが正常に受信されなかった場合には、スタンド側無線通信機１４はその無線パケットに対するＡＣＫ信号を送信しないので、その結果として、車両側無線通信機２４から、その無線パケットに含まれていた通信データが再送されることになる。たとえば、無線パケットＰ３が正常に受信されなかった場合には、ＡＣＫ信号Ａ３が送信されないので、通信データＤ３が（上述のように通信データＤ４とともに）再送されることになる。
【００４０】
このように、いずれかの無線パケットが正常に受信されなかった場合でも、対応する通信データの再送が行われるので、スタンド側無線通信機１４はすべての通信データを受信することができる。スタンド側無線通信機１４は、各無線パケットの受信に応じて、その無線パケットに含まれる通信データを再生する。
【００４１】
図３の例では、通信データＤ１、Ｄ２、Ｄ４およびＤ５については実質的な再送遅延は発生せず、また、通信データＤ３について実質的な再送遅延はＡＣＫ信号の待機時間に等しい。このように再送遅延を短時間に抑えることができる。
【００４２】
なお、複数の通信データを含む無線パケット（たとえば図３の無線パケットＰ４）に対するＡＣＫ信号が正常に受信されなかった場合には、すべての通信データを再送してもよい。たとえば無線パケットＰ５が通信データＤ３、Ｄ４およびＤ５を含む。この場合には、通信データＤ３は再々送され、通信データＤ４は再送されることになる。
【００４３】
以上説明するように、本発明の実施の形態１に係る車両側無線通信機２４によれば、ＡＣＫ信号を正常に受信しない場合には、ＮＡＣＫや再送要求等を待たずに再送を行うので、再送遅延が短縮される。
【００４４】
とくに、車両側無線通信機２４はＡＣＫ信号に基づいて再送要否を判定するので、スタンド側無線通信機１４側からのＮＡＣＫ信号や再送要求を待たずに再送が行われる。このため、ＮＡＣＫ信号や再送要求に応じて再送を行うような技術と比較すると、再送遅延が短縮される。
【００４５】
これは、無線通信において一般的に有用な効果であるが、とくに車両の充電のような大電流の制御では安全のために制御に即時性が求められるので、再送遅延の短縮はより有用な効果となる。
【００４６】
また、この発明によれば、ＡＣＫ信号を正常に受信した場合には再送を行わないので、常に再送を行うような技術と比較すると、不要な再送を抑制して帯域利用効率が向上する。
【００４７】
さらに、再送される通信データは、他の通信データとともに１つの無線パケットに含まれるので、各通信データで１つのオーバーヘッドを共用することができる。このため、１つの無線パケットに通信データを１つだけ含めるような技術と比較すると、オーバーヘッドが低減され、帯域利用効率が向上する。
【００４８】
また、この発明によれば、車両側無線通信機２４は各通信データの取得に応じて（すなわち、通信データを取得するたびに）無線パケットを送信する。このため、複数の通信データを取得するまでバッファリングし、まとめて１つの無線パケットに含めて送信するような技術と比較すると、通常のデータ送信に係る遅延を回避できる。
【００４９】
上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
本実施形態では、車両側無線通信機２４が無線送信機として機能し、スタンド側無線通信機１４が無線受信機として機能する例を説明したが、通信は逆方向に行われてもよい。すなわち、車両側無線通信機２４が無線受信機として機能し、スタンド側無線通信機１４が無線送信機として機能してもよい。
【００５０】
本実施形態では、スタンド側無線通信機１４および車両側無線通信機２４はいずれも無線送信機および無線受信機を兼ねるが、無線送信機と無線受信機とが別個の構成要素として設けられてもよい。
【００５１】
本実施形態では、図３に示すデータの構成は充電の継続的な監視にのみ用いられるが、他の目的で用いてもよい。たとえば、充電の開始処理または終了処理に用いてもよく、ビーコンの送受信や接続要求の送受信等に用いてもよい。
【００５２】
図３の例では、通信データＤ３の再送は、通信データＤ３の直後に取得される通信データＤ４と同一の無線パケットＰ４において行われる。変形例として、通信データＤ３の直後に取得される通信データＤ４に限らず、さらに後に取得される通信データ（たとえば通信データＤ５またはそれより後の通信データ）と同一の無線パケットにおいて行われてもよい。このような変形例は、ＡＣＫ信号の待機時間を通信データの取得間隔Ｔよりも長くすることにより実現可能である。たとえば、待機時間をＴより長く２Ｔより短くした場合には、無線パケットＰ３に対するＡＣＫ信号Ｐ３の欠落は無線パケットＰ４の送信後かつ無線パケットＰ５の送信前に検出される可能性がある。その場合には、通信データＤ３の再送は、図３のように無線パケットＰ４においてではなく、通信データＤ５（第２の通信データに相当）を含む無線パケットＰ５（第２の通信パケットに相当）において行われることになる。
【００５３】
実施の形態１では、無線受信機（スタンド側無線通信機１４）はＮＡＣＫ信号や再送要求信号を送信しないが、公知の技術に基づいてこれらを送信してもよい。また、その場合には、車両側無線通信機２４は、ＮＡＣＫ信号や再送要求信号等に応じ、公知の技術に基づいて再送を行うものであってもよい。そのような場合には、実施の形態１に比べて帯域利用効率は低下するが、再送遅延については同等またはさらに短縮することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１４  スタンド側無線通信機（無線送信機）、２４  車両側無線通信機（無線送信機）、Ｄ１〜Ｄ５  通信データ（Ｄ３  第１の通信データ、Ｄ４，Ｄ５  第２の通信データ）、ＯＨ  オーバーヘッド、Ｐ１〜Ｐ５  無線パケット（Ｐ３  第１の無線パケット、Ｐ４，Ｐ５  第２の無線パケット）。
【図１】
2016144021.tif 000003
【図２】
2016144021.tif 000004
【図３】
2016144021.tif 000005