CN103650361A - 通信系统 - Google Patents

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小松裕
萩原刚志
安藤博哉
落合勇太
釜贺隆市
岩井淳
宫下之宏
中川信之
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明提供了一种通信系统，其中共存有具有不同结构以及与通信有关的装置。充电站（2）利用如下构成的叠加/分离单元执行通信：将电容器（221）、耦合变压器（153）和电容器（222）连接至分别从控制电缆（33）和接地电缆（34）分支出的分支线（33a、34a）。电动车辆（1）利用通过向控制电缆（33）提供耦合变压器（131）构成的叠加/分离单元执行通信。电容器（121）连接在控制电缆（33）和接地电缆（34）之间。通过包括如下部件的闭合回路的构造允许进行通信：控制电缆（33）、分支线（33a）、电容器（221）、耦合变压器（223）的初级线圈（223a）、电容器（222）、分支线（34a）、接地电缆（34）、电容器（121）、和耦合变压器（131）的初级线圈（131a）。

Description

通信系统
技术领域
本发明涉及一种通信系统,其中供电装置和电力接收装置通过电缆相互连接，从而通过电缆执行基于从供电装置到电力接收装置的供电的充电控制所需的控制信号的通信。
背景技术
近年来，电动车辆和混合动力车辆变得越来越广泛，这些车辆配备有诸如电动机、电池等的装置，并且通过以电池中存储的电力驱动的电动机而运转。电动车辆需要从外部供电装置向电池充电。混合动力车辆包括还可以从外部供电装置向电池充电的插入式混合动力车辆。在从外部向其电池充电的车辆中，连接至外部供电装置的充电电缆的插头连接至设置在车辆中的供电端口处的连接器装置，从而电力通过充电电缆从供电装置供给到该车辆的电池以对电池进行充电。
此外，在从供电装置向车辆充电的过程中，可以采用这样的充电控制系统：其中控制电缆将控制导频信号发送至供电装置和车辆或者从供电装置和车辆接收控制导频信号，并且基于控制导频信号执行充电控制（例如，见专利文献1）。
此外，从供电装置供电已经被广泛商业化，要求其采用在车辆和供电装置之间发送和接收用于充电量管理、计费管理等管理的信息的通信功能。
因此已经提出了这样的一种通信系统，其中将包括用于管理等的信息的通信信号叠加到通过控制电缆传送的控制导频信号上。在该通信系统中，采用了这样的构造：使得将信号叠加到控制电缆或从控制电缆分离出信号的电磁感应信号变压器（诸如耦合变压器的电路元件）连接至来自每个控制电缆的分支线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2009-106053
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在上述通信系统中，控制电缆需要进行分支，从而需要额外的空间来放置电缆的分支部分和分支线。由于大量的电子装置安装在诸如电动车辆的车辆上，因此车辆中仅有有限的空间来放置各种装置。因此，对于上述通信系统的构造，不易保证放置控制电缆的分支部分和分支线的空间。因此进行通信所需的这些装置需要减小尺寸和空间。
同时，相比于车辆内的装置的情形，安装在车辆外部的充电站或安装在相当宽大的区域（例如，车主房子处停车位附近）中的供电装置很少被限制在其安装空间中。对于内置的各种装置，会优先采用过去被证明很成功的装置，而不考虑减小其尺寸和空间。此外，在诸如不同车辆停靠的充电站的设施中，考虑到兼容性会优先采用具有广泛采用的构造的装置。
考虑到上述情形提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种通信系统，用于即使在具有重视实际性能和兼容性的构造的布线与具有重视尺寸和空间减小的构造的布线共存时，该通信系统在诸如控制导频信号的控制信号叠加有不同于该控制信号的信号的情况下也能实现通信。
解决这些问题的手段
根据本发明的一种通信系统，其中供电装置通过两条电缆连接至车辆，所述车辆中的储电装置从供电装置接收电力，以及通过所述电缆执行储电装置的充电控制所需的控制信号的通信，其特征在于，供电装置和车辆中的一个包括：第一叠加/分离单元，其分别连接至从所述两条电缆分支出的两条分支线，并通过所述两条电缆执行将不同于控制信号的通信信号叠加到通信上，以及通过所述两条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和第一通信单元，其通过所述第一叠加/分离单元来发送和接收通信信号，并且供电装置和车辆中的另一个包括：第二叠加/分离单元，其位于所述两条电缆中的一条电缆中，并且通过所述一条电缆执行将所述通信信号叠加到通信上，以及通过所述一条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和第二通信单元，其通过所述第二叠加/分离单元来发送和接收通信信号。
根据本发明的通信系统，其特征在于，所述第一叠加/分离单元包括：电容器，其连接至两条分支线中的每一条；和第一电磁感应式信号变压器，其初级线圈连接至所述电容器，其次级线圈连接至所述第一通信单元，并且所述第二叠加/分离单元包括：第二电磁感应式信号变压器，其初级线圈插入在所述一条电缆中，其次级线圈连接至所述第二通信单元；和电容器，其连接在所述两条电缆之间。
根据本发明的通信系统，其特征在于，所述两条电缆之一接地。
根据本发明的一种通信系统，其中供电装置通过两条电缆连接至电力接收装置，并且通过所述两条电缆执行基于从所述供电装置供给至所述电力接收装置的电力的充电控制所需的控制信号的通信，其特征在于，所述供电装置和所述电力接收装置中的一个包括：第一叠加/分离单元，其分别连接至从所述两条电缆分支出的两条分支线，并通过所述两条电缆执行将不同于控制信号的通信信号叠加到通信上，以及通过所述两条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和第一通信单元，其通过所述第一叠加/分离单元来发送和接收通信信号，并且所述供电装置和所述电力接收装置中的另一个包括：第二叠加/分离单元，其位于所述两条电缆中的一条电缆中，并且通过所述一条电缆执行将所述通信信号叠加到通信上，以及通过所述一条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和第二通信单元，其通过所述第二叠加/分离单元来发送和接收通信信号。
在本发明中，通过电缆连接的装置之一设有第一叠加/分离单元，而该第一叠加/分离单元在从两条电缆分支出的两条分支线处具有诸如耦合变压器的电磁感应式信号变压器，而另一个装置设有第二叠加/分离单元，而该第二叠加/分离单元在一条电缆处具有电磁感应式信号变压器。通过如此使得与一方装置的布线有关的构造不同于与另一方装置的布线有关的构造，可以在一方增强实际性能和兼容性而可以在另一方实现尺寸和空间的减小。
此外，在本发明中，闭合回路顺序地包括彼此相接的一条电缆、一条分支线、一方装置的电容器、一方装置的初级线圈、一方装置的电容器、另一条分支线、另一条电缆、另一方装置的初级线圈、另一方装置的电容器和一条电缆...。这允许通过控制导频线和GND线进行的通信得以执行。
此外，在本发明中，线圈的电阻值和匝数比可以设置为满足预定条件，这允许两个装置在基本相同的通信频带中执行通信，从而防止通信由于混入噪声引起的异常而受到不利影响。
本发明的效果
本发明可以应用于这样的通信系统：当从供电装置供给电力时，用于发送诸如充电控制所需的控制导频信号之类的控制信号的两条电缆被用于发送不同于控制信号的通信信号。供电方装置和电力接收方装置之一设有第一叠加/分离单元，第一叠加/分离单元分别连接至从所述两条电缆分支出的两条分支线，并执行通信信号的叠加与分离，而另一方装置设有第二叠加/分离单元，第二叠加/分离单元位于所述两条电缆中的一条电缆中，并且执行通信信号的叠加与分离。这样的构造允许所述一方装置增强实际性能和兼容性，而允许另一方装置减小尺寸和空间，实现了有益效果。因此可以具有这样的构造：诸如具有充足空间但需要具有兼容性的公共充电站之类的供电装置设有第一叠加/分离单元，而期望减小尺寸和空间的车辆设有第二叠加/分离单元。
附图说明
图1是示出了根据实施例1的通信系统的构造示例的示意图；
以及
图2是示出了根据实施例2的通信系统的构造示例的示意图。
具体实施方式
下面将参照示出了本发明的实施例的附图来具体描述本发明。
实施例1
图1是示出了根据本发明的实施例1的通信系统的构造示例的示意图。实施例1描述了将本发明应用于从用作供电装置的充电站2向电动车辆1中包括的电池（储电装置）10供电过程中的供电控制。电动车辆1和充电站2通过用作供电线的两条充电电缆31和32、用于发送充电控制所需的控制信号的控制电缆33和接地电缆34彼此相连。当将位于充电站2的电缆端部的插头与位于电动车辆侧的连接端口耦接在一起时，这些不同的电缆构成了图1所示的电路。
充电电缆31和32是提供有交流电压的AC线。控制电缆33是用于发送和接收诸如控制导频信号的控制信号的信号线，以及基于所发送和接收的控制导频信号来执行充电控制。此外，在根据本发明的通信系统中，控制电缆33和接地电缆34这两条电缆被用来发送用于管理（诸如充电管理和计费管理）的信息以及其它各种信息，以作为不同于控制信号的通信信号。换言之，本发明的通信系统将通信信号叠加到要通过控制电缆33和接地电缆34这两条电缆发送的控制信号（控制导频信号）上，并进行通信。
充电站2包括供给交流（下文中也称作AC）电力的电源单元20、执行有关充电控制的通信的充电控制单元21、叠加和分离通信信号的叠加/分离单元22、和发送和接收通信信号的通信单元23。电源单元20连接至充电电缆31和32中每一个的一端以及连接至接地电缆34。充电控制单元21连接至控制电缆33的一端并连接至接地电缆34。尽管控制电缆33和接地电缆34相当于用作充电站2中的每条电缆的扩展电缆的内部布线，但在下面的说明书中将布置为内部布线的扩展电缆的部分描述为控制电缆33和接地电缆34。
控制电缆33和接地电缆34各自连接至在充电控制单元21和插头之间分支出的分支线33a和34a中的一条的一端。分支线33a和34a中的每一条的另一端连接至叠加/分离单元22。
充电控制单元21包括：诸如将控制电缆33与接地电缆34相连接的电容器211之类的各种元件；以及诸如矩形波振荡电路、微计算机和缓冲器之类的各种电路。充电控制单元21是符合关于充电控制的国际标准的输出侧电路，其通过发送和接收诸如控制导频信号的控制信号来在诸如连接确认或开始供能之类的不同的状态下执行充电控制。
叠加/分离单元22包括电容器221和222以及耦合变压器（电磁感应式信号变压器）223。在叠加/分离单元22中，电容器221和222的每一个的一端处的端子连接至分支线33a和34a各自的另一端。电容器221和222的每一个的另一端处的端子连接至耦合变压器223的初级线圈223a。换言之，分支线33a、电容器221、耦合变压器223的初级线圈223a、电容器222和分支线34a按此顺序串联连接在控制电缆33和接地电缆34之间。然后耦合变压器223的次级线圈223b连接至通信单元23。
叠加/分离单元22通过控制电缆33和接地电缆34这两条电缆将通信信号叠加到控制信号的通信上或从控制信号的通信中分离出叠加的通信信号。因此，叠加/分离单元22叠加从通信单元23输出的各种通信信号，或者将分离出的各种通信信号输入至通信单元23，以在通信单元23中实现通信。
除了电池10以外，电动车辆1还包括用于对电池10进行充电的充电单元11、执行关于充电控制的通信的充电控制单元12、对通信信号执行叠加和分离的叠加/分离单元13、以及发送和接收通信信号的通信单元14。
电动车辆1连接至充电电缆31和32的每一个的另一端、控制电缆33和接地电缆34的另一端。充电电缆31和32的每一个另一端通过布置在电动车辆1内部的AC线连接至充电单元11，从而由充电单元11对电池10进行充电。控制电缆33的另一端通过布置为电动车辆1中的内部布线的扩展电缆连接至充电控制单元12。此外，接地电缆34连接至充电单元11、电池10和充电控制单元12。在下面的说明书中，为了方便，布置为内部布线的扩展电缆还包括在控制电缆33和接地电缆34中。
充电控制单元12包括：诸如将控制电缆33与接地电缆34连接在一起的电容器121之类的各种元件；和诸如微计算机和缓冲器之类的各种电路。充电控制单元12是符合关于充电控制的国际标准的输入侧电路，其通过发送和接收诸如控制导频信号的控制信号来在诸如连接确认或开始供能之类的不同的状态下执行充电控制。
在电动车辆1中，叠加/分离单元13布置在控制电缆33上。叠加/分离单元13包括耦合变压器（电磁感应式信号变压器）131，其中该耦合变压器的初级线圈131a插入在控制电缆33中。耦合变压器131的次级线圈131b连接至通信单元14。
叠加/分离单元13将通信信号叠加到控制信号的通信上或从控制信号的通信中分离出叠加的通信信号。因此，叠加/分离单元13叠加从通信单元14输出的各种通信信号，以及将分离出的各种通信信号输入至通信单元14，以在通信单元14中实现通信。
充电站2和电动车辆1通过充电电缆31和32、控制电缆33和接地电缆34相互连接，从而保证了充电电缆31和32构成的能量路径以及由控制电缆33构成的控制信号的传输路径，并且还保证了接地。在充电站2和电动车辆1通过控制电缆33和接地电缆34相互连接的状态下，控制电缆33、接地电缆34、分支线33a和34a、电容器221和222、耦合变压器223的初级线圈223a、充电控制单元12的电容器121、和耦合变压器131的初级线圈131a构成了闭合电流回路。布置在回路中的耦合变压器223和131允许通信信号被叠加和分离，这使得能够在充电站2和电动车辆1之间进行通信。
在具有上述构造的电控系统中，充电站2中的通信单元23利用叠加/分离单元22进行通信，叠加/分离单元22具有这样的构造：从控制电缆33和接地电缆34分支出来的分支线33a和34a连接至电容器221、222和耦合变压器223，而电动车辆1中的通信单元14利用叠加/分离单元13执行通信，叠加/分离单元13具有这样的构造：耦合变压器131安装在控制电缆33中，并且电容器121连接在控制电缆33和接地电缆34之间，这允许充电站2和电动车辆1安装有不同构造的通信装置。在充电站2通过控制电缆33和接地电缆34连接至电动车辆1的状态下，控制电缆33、接地电缆34、分支线33a和34a、电容器221和222、耦合变压器223的初级线圈223a、电容器121、和耦合变压器131的初级线圈131a构成闭合回路。这使得能够在充电站2和电动车辆1之间进行通信。
当如上进行构造时，安装至电动车辆1的与通信有关的装置不需要对控制电缆33和接地电缆34进行分支，因此不需要在电动车辆1中保留用于安装分支部件或分支线的空间。从而相比于充电站2中与通信有关的装置，可以实现尺寸和空间的减小。
实施例2
实施例2示出了这样的构造：其中，在实施例1中，与通信有关的装置通过在电动车辆侧安装控制电缆和接地电缆的分支部件和分支线来布置，而在充电站侧的控制电缆中设置叠加/分离单元。在下面的说明中，以相似的参考标号（在实施例1中对该标号进行了参考）表示与实施例1中相似的构成部件，并且此处将不对其进行详细描述。
图2是示出了根据实施例2的通信系统的构造示例的示意图。充电站2中包括的充电控制单元21连接至控制电缆33和接地电缆34。在充电站2中的控制电缆33上，布置了叠加/分离单元24。叠加/分离单元24设有耦合变压器（电磁感应式信号变压器）241，其中该耦合变压器241的初级线圈241a插入在控制电缆33中。耦合变压器241的次级线圈241b连接至通信单元23。
叠加/分离单元24将通信信号叠加到控制信号的通信上或从控制信号的通信中分离出叠加的通信信号。因此，叠加/分离单元24叠加从通信单元23输出的各种通信信号，并将分离出的各种通信信号输入至通信单元23，以在通信单元23中实现通信。
电动车辆1中包括的充电控制单元12连接至控制电缆33和接地电缆34。电动车辆1中的控制电缆33和接地电缆34中的每一个连接至在充电控制单元12和连接端口之间的区域中分支出的分支线33b和34b各自的一端。分支线33b和34b每一个的另一端连接至叠加/分离单元15。
叠加/分离单元15包括电容器151、152和耦合变压器（电磁感应式信号变压器）153。在叠加/分离单元15中，各分支线33b和34b的另一端连接至电容器151和152一端侧的端子。电容器151和152每一个的另一端侧的端子连接至耦合变压器153的初级线圈153a。换言之，分支线33b、电容器151、耦合变压器153的初级线圈153a、电容器152、和分支线34b按此顺序串联连接在控制电缆33和接地电缆34之间。然后耦合变压器153的次级线圈153b连接至通信单元14。
叠加/分离单元15通过控制电缆33和接地电缆34这两条电缆将通信信号叠加到控制信号的通信上或从控制信号的通信中分离出叠加的通信信号。因此，叠加/分离单元15叠加从通信单元14输出的各种通信信号，并将分离出的各种通信信号输入至通信单元14，以在通信单元14中实现通信。
与实施例1中的情况相同，这种构造允许形成闭合电流回路，并且允许在充电站2和电动车辆1之间以任意方向进行通信。
尽管实施例1和2的每一个都描述了其中将电动车辆用作具有通信功能的车辆的示例，但是本发明不限于此，而是可以采用具有从外部源对其电池进行充电的功能的其它车辆，诸如插入式混合动力车辆。此外，尽管描述了其中将充电站用作具有通信功能的供电装置的示例，但本发明不限于此，而是可以采用具有通过控制电缆向车辆供电功能的其它装置。例如，当在用户将充电电缆连接至安装在他/她的房子处的电源插座以对车辆进行充电的情况下利用控制电缆进行充电控制时，与通信有关的装置可以安装在房子内的配电盘上。此外，其中执行电力线通信的电路可以安装在控制电缆中。此外，除了接地电缆以外的电缆可以用作要与控制电缆组合的电缆。尽管控制电缆和接地电缆用作了控制信号或通信信号的通信路径，但是诸如车体或供电装置的外壳之类的导体可以用于上述控制电缆和接地电缆之一或二者。
此外，在对诸如电动车辆的车辆进行充电时的充电控制过程中，根据本发明的电力控制系统的构造不仅可以应用于带内通信而且还可以应用于执行带内通信的其它各种通信系统（例如，家庭或办公室中的其中个人计算机、移动终端电子设备和AV设备执行电力线通信的系统）。
附图标记
1        电动车辆（车辆）
10       电池（储电装置）
11       充电单元
12       充电控制单元
121      电容器
13       叠加/分离单元
131      耦合变压器
14       通信单元
15       叠加/分离单元
151、152 电容器
153      耦合变压器
2        充电站（供电装置）
20       电源单元
21       充电控制单元
211      电容器
22       叠加/分离单元
221、222 电容器
223      耦合变压器
23       通信单元
24       叠加/分离单元
241      耦合变压器
31、32   充电电缆
33       控制电缆
34       接地电缆
33a、33b 分支线
34a、34b 分支线

Claims (4)

1.一种通信系统，其中供电装置通过两条电缆连接至车辆，所述车辆中的储电装置从所述供电装置接收电力，以及通过所述两条电缆执行所述储电装置的充电控制所需的控制信号的通信，其特征在于，
所述供电装置和所述车辆中的一个包括：
第一叠加/分离单元，其分别连接至从所述两条电缆分支出的两条分支线，并通过所述两条电缆执行将不同于所述控制信号的通信信号叠加到通信上，以及通过所述两条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和
第一通信单元，其通过所述第一叠加/分离单元来发送和接收通信信号，并且
所述供电装置和所述车辆中的另一个包括：
第二叠加/分离单元，其位于所述两条电缆中的一条电缆中，并且通过所述一条电缆执行将所述通信信号叠加到通信上，以及通过所述一条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和
第二通信单元，其通过所述第二叠加/分离单元来发送和接收通信信号。
2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，
所述第一叠加/分离单元包括：
电容器，其连接至所述两条分支线中的每一条；和
第一电磁感应式信号变压器，其初级线圈连接至所述电容器，其次级线圈连接至所述第一通信单元，并且
所述第二叠加/分离单元包括：
第二电磁感应式信号电压器，其初级线圈插入在所述一条电缆中，其次级线圈连接至所述第二通信单元；和
电容器，其连接在所述两条电缆之间。
3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述两条电缆之一接地。
4.一种通信系统，其中供电装置通过两条电缆连接至电力接收装置，以及通过所述两条电缆执行基于从所述供电装置供给至所述电力接收装置的电力的充电控制所需的控制信号的通信，其特征在于，
所述供电装置和所述电力接收装置中的一个包括：
第一叠加/分离单元，其分别连接至从所述两条电缆分支出的两条分支线，并通过所述两条电缆执行将不同于所述控制信号的通信信号叠加到通信上，以及通过所述两条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和
第一通信单元，其通过所述第一叠加/分离单元来发送和接收通信信号，并且
所述供电装置和所述电力接收装置中的另一个包括：
第二叠加/分离单元，其位于所述两条电缆中的一条电缆中，并且通过所述一条电缆执行将所述通信信号叠加到通信上，以及通过所述一条电缆执行对叠加到通信上的所述通信信号的分离；和
第二通信单元，其通过所述第二叠加/分离单元来发送和接收通信信号。
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