JP2012034484A - 給電装置及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】給電装置と車両のコントロールパイロット検出回路が電力線通信の影響により誤動作するのを防止することである。
【解決手段】ローパスフィルタ１７は、電力線通信で使用される周波数帯域の信号であるＰＬＣ信号をカットし、コントロールパイロット信号を通過させる周波数特性を持つフィルタである。ローパスフィルタ１７をコントロールパイロット検出回路１６の入力側に接続することで、ＰＬＣ信号がパイロット検出回路１６に入力してコントロールパイロット検出回路１６が誤動作するのを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に電力を供給する給電装置及び車両に関する。

電気自動車、プラグインハイブリッド車等の普及と共に、それらの車両を充電する充電設備が必要となっている。
特許文献１には、外部電源から充電ケーブルを介してバッテリを充電する第1充電経路と、バッテリから車載コンセントに給電する給電経路と、充電ケーブルを介して車載コンセントに給電する第２給電経路とを備えたプラグイン車両において、充電ケーブルの車両への接続状態を検知し、検知結果に基づいて給電経路を選択して車載コンセントへの給電を行うことが記載されている。

充電装置とプラグイン車両との間で充電ケーブルを介してコントロールパイロットを送信し、充電装置とプラグイン車両がそのコントロールパイロットを検出することで、車両の状態の監視、充電制御等を行う技術が知られている。

また、充電ケーブルのコネクタと車両のインレットの接続状態を確認するためにＰＤ（接続状態：Proximity Detection）信号が用いられる。給電装置とプラグイン車両にはコントロールパイロットを検出するためのコントロールパイロット検出回路が設けられ、プラグイン車両にはＰＤ検出回路が設けられている。

特開２０１０−９３８９１号公報

給電装置とプラグイン車両との通信に電力線通信を用いることが提案されている。しかしながら、上記のコントロールパイロット検出回路、ＰＤ検出回路を備えた車両と給電装置との間で電力線通信を行うと、電力線又は接地線を伝送される電力線通信の信号によりコントロールパイロット検出回路、ＰＤ検出回路が誤動作することが考えられる。

本発明の課題は、給電装置と車両のコントロールパイロット検出回路等が電力線通信の影響により誤動作するのを防止することである。

本発明の給電装置は、車両に電力を供給する給電装置であって、コントロールパイロット（以下、ＣＰＬＴ）を発生するＣＰＬＴ発生回路と、車両から信号線を介して伝送されるＣＰＬＴを検出するＣＰＬＴ検出回路と、車両との間で電力線通信（以下、ＰＬＣ）を行うためのＰＬＣ用モデムと、前記ＣＰＬＴ検出回路の入力側に接続され、ＰＬＣで使用される周波数帯域の信号を除去し、前記ＣＰＬＴを通過させる周波数特性を有するローパスフィルタとを備える。

この給電装置によれば、ＰＬＣの信号によりＣＰＬＴ検出回路が誤動作をするのを防止できる。
上記の給電装置において、ＰＬＣモデムは接地線に挿入されている。このように構成することで、接地線にＰＬＣモデムを挿入した場合でも、ＣＰＬＴ検出回路にＰＬＣで用いる信号が入力するのを防止できる。

上記の給電装置において、ＰＬＣモデムは電力を供給する電力線と接地線との間に接続されている。
このように構成することで、接地線と電力線の間にＰＬＣモデムを接続した場合でも、ＣＰＬＴ検出回路にＰＬＣの信号が入力するのを防止できる。

本発明の車両は、給電装置との間でＰＬＣを行うためのＰＬＣモデムと、充電ケーブルのコネクタと、車両側に設けられるインレットとの接続状態を示す信号を検出するＰＤ検出回路と、前記ＰＤ検出回路の入力側に接続され、ＰＬＣで使用される周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する第１のローパスフィルタと、給電装置から信号線を介して伝送されるＣＰＬＴを検出するＣＰＬＴ検出回路と、前記ＣＰＬＴ検出回路の入力側に接続され、ＰＬＣで使用される周波数帯域の信号を除去し、前記ＣＰＬＴを通過させる周波数特性を有する第２のローパスフィルタとを備える。

この車両によれば、ＰＬＣの信号によりＣＰＬＴ検出回路及びＰＤ検出回路が誤動作をするのを防止できる。

本発明によれば、給電装置又は車両のＣＰＬＴ検出回路等の誤動作を防止することができる。

第１の実施の形態の給電装置と車両の構成を示す図である。 ＣＰＬＴ制御回路、ＰＤ回路等の構成を示す図である。 ローパスフィルタの構成を示す図である。 第２の実施の形態の給電装置と車両の構成を示す図である。 第３の実施の形態の給電装置と車両の構成を示す図である。 ＣＰＬＴ検出回路とＰＤ検出回路の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、第1の実施形態の給電装置１１と車両１２の構成を示す図で、車に供給する電力は交流である場合を示している。
給電装置１１は、リレー１４と、コントロールパイロット（以下、ＣＰＬＴ：Control Pilot）発生回路１５と、ＣＰＬＴ検出回路１６と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７と、電力線通信（以下、ＰＬＣ（Power Line Communication））モデム１８と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１９を有する。

リレー１４は、交流電源１３から供給される交流電流を充電ケーブル２０の電力線２３、２４を介して車両１２に供給する。
ＣＰＬＴ発生回路１５はＣＰＬＴを生成する。ＣＰＬＴ発生回路１５は、矩形波のＣＰＬＴのオンパルスのパルス幅を変化させることで車両１２に供給可能な電力等を通知する。ＣＰＬＴは信号線（パイロット線）２５を介して車両１２に伝送される。

ＣＰＬＴ検出回路１６は、信号線上の電圧を検出することで、車両１２の充電準備ができたか、充電が完了したか否か等を判定する。
ＰＬＣモデム（電力線通信用モデム）１８は接地線２６に挿入されており、接地線２６を介してＰＬＣ信号を車両１２のＰＬＣモデム３７に送信する。

ローパスフィルタ１７は、一定周波数（電力線通信に使用される周波数帯域の下限の周波数）以上の周波数の信号を除去し、ＣＰＬＴ信号を通過させる周波数特性を持つフィルタである。

ＣＰＬＴ検出回路１６は、ローパスフィルタ１７でＣＰＬＴ信号からＰＬＣに使用される周波数帯域の信号を除去した信号の電圧レベルを検出する。
バンドパスフィルタ１９は、電力線２３、２４と接地線２６との間に接続され、ＰＬＣに用いられる信号のみを通過させる。

車両１２は、インレット（接続器）２２と、充電制御装置２７と、充電器２８と、充電用の電池２９とを有する。
インレット２２は充電ケーブル２０のコネクタ２１と接続され、給電装置１１から交流電流が供給される。

充電制御装置２７は、ＣＰＬＴ制御回路３１と、ＣＰＬＴ検出回路３２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３及び３５と、接続状態（以下、ＰＤ：Proximity Detection）検出回路３４と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３６と，ＰＬＣモデム３７とを有する。

ＣＰＬＴ制御回路３１は、信号線２５を介して伝送されるＣＰＬＴの電圧レベルを制御する。
ＣＰＬＴ検出回路３２は、ローパスフィルタ３３でＣＰＬＴ信号からＰＬＣに使用される周波数帯域の信号を除去した信号の電圧レベル、パルスのオン幅等を検出する。

ＰＤ回路３８は、コネクタ２１、インレット２２及び充電制御装置２７に分割されて設けられており、コネクタ２１とインレット２２の接続状態を示すＰＤ信号を出力する。
ローパスフィルタ３５は、一定周波数（ＰＬＣに使用される周波数帯域の下限の周波数）以上の周波数の信号を除去し、ＰＤ信号を通過させる周波数特性を持つフィルタである。

ＰＤ回路３４は、ローパスフィルタ３５でＰＤ信号からＰＬＣに使用される周波数帯域の信号を除去した信号の電圧レベルを検出する。
ＰＬＣモデム３７は、接地線２６に挿入されており、給電装置１１のＰＬＣモデム１８と接地線２６を介してＰＬＣを行う。

図２は、図１のＣＰＬＴ発生回路１５、ＣＰＬＴ制御回路３１及びＰＤ回路３８等の具体的構成の一例を示す図である。
給電装置１１のＣＰＬＴ発生回路１５は、矩形波の信号を生成する発振器４１と、一端が発振器４１に接続され、他端が信号線２５に接続される抵抗Ｒ１とを有する。

ＰＬＣモデム１８は、一次側と二次側巻線を有する結合トランス４２により接地線２６に直列に挿入されている。
車両１２のＣＰＬＴ制御回路３１は、ＣＰＬＴ信号の電圧レベルを変化させる回路である。ＣＰＬＴ制御回路３１は、信号線２５に接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードに接続された抵抗Ｒ２、Ｒ３と、抵抗Ｒ３と直列に接続されたスイッチＳＷ１とを有する。抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ１の他端は車両１２の筐体に接地されている。例えば、スイッチＳＷ１としてはトランジスタを用いることができ、図示しないＣＰＵによりトランジスタのオン、オフを切り換えることで、ＣＰＬＴの電圧レベルを変化させることができる。

スイッチＳＷ１がオンのときには、ＣＰＬＴ制御回路３１の出力電圧は、ＣＰＬＴ発生回路１５の発振器４１の出力電圧を、ＣＰＬＴ発生回路１５の抵抗Ｒ１と、ＣＰＬＴ制御回路３１の抵抗Ｒ２とＲ３の並列抵抗で分圧した電圧レベルとなる。

スイッチＳＷ１がオフのときには、ＣＰＬＴ制御回路３１の出力電圧は、パイロット信号発生回路１５の発振器４１の出力電圧を、ＣＰＬＴ発生回路１５の抵抗Ｒ１と、ＣＰＬＴ制御回路３１の抵抗Ｒ２で分圧した電圧レベルとなる。

従って、スイッチＳＷ１をオン又はオフにすることで、ＣＰＬＴの電圧レベルを変化させることができる。ＣＰＬＴ信号の電圧レベルを変化させることで、給電装置１１に車両１２の充電の準備ができたこと、充電が完了したこと等を通知することができる。

ＣＰＬＴ回路３２は、ローパスフィルタ３３でＣＰＬＴ信号からＰＬＣに使用される周波数帯域の信号を除去した信号の電圧レベルを検出するので、ＣＰＬＴ検出回路３２が誤動作するのを防止することができる。

ＰＤ回路３８は、コネクタ２１とインレット２２の接続状態を示す信号を出力する回路であり、コネクタ２１とインレット２２と充電制御装置２７にそれぞれ回路が分割されて設けられている。

具体的には、コネクタ２１には、接地線２６に一端が接続された抵抗Ｒ４と、その抵抗Ｒ４と並列に接続されたスイッチＳＷ２と、抵抗Ｒ４と直列に接続された抵抗Ｒ５がＰＤ回路３８の一部として設けられている。スイッチＳＷ２は、コネクタ２１がインレット２２に確実に挿入され、ロック状態となったときにオン状態となり、それ以外のときオフ状態となる機械的又は電気的なスイッチである。

インレット２２には抵抗Ｒ６がＰＤ回路３８の一部として設けられている。抵抗Ｒ６の一端はインレット２２の接点（図２に矢印で示される部分、以下同じ）に接続されており、インレット２２とコネクタ２１が接続されると、コネクタ２１の抵抗Ｒ５と接続される。抵抗Ｒ６の他端は接地線２６に接続されており、インレット２２の接点とコネクタ２１の接点を介して、コネクタ２１側の接地線２６と接続される。

充電制御装置２７には、一端が電源電圧Ｖｄに接続された抵抗Ｒ７がＰＤ回路３８の一部として設けられている。抵抗Ｒ７の他端は、インレット２２の接点と接続されている抵抗Ｒ６の一端と接続されている。

コネクタ２１がインレット２２に挿入されているが、接続が不十分なときには、スイッチＳＷ２はオフ状態となる。このとき、コネクタ２１とインレット２２の矢印で示す２組の接点が電気的に接触しているとすると、インレット２２の抵抗Ｒ６とコネクタ２１の抵抗Ｒ５等の合成抵抗値は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の直列抵抗の値と、抵抗Ｒ６の並列抵抗値となる。

また、コネクタ２１がインレット２２に確実に挿入され、ロック状態となっているときには、スイッチＳＷ２はオン状態となる。このとき、抵抗Ｒ４は短絡されるので、インレット２２の抵抗Ｒ６と、コネクタ２１の抵抗Ｒ５の合成抵抗値は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ５の並列抵抗値となる。

コネクタ２１とインレット２２の接続状態により、上記の合成抵抗値が変化するので、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ６の接続点の電圧、つまりＰＤ回路３８の出力信号であるＰＤ信号の電圧レベルが変化する。

コネクタ２１とインレット２２が接続されていないときには、抵抗Ｒ５とＲ４は、抵抗Ｒ６と切り離されるので、電源電圧Ｖｄを抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ６で分圧した電圧がＰＤ検出回路３４に出力される。

従って、ＰＤ検出回路３４によりＰＤ回路３８の出力信号の電圧レベルを検出することで、コネクタ２１とインレット２２がロックされた状態か、それとも接続が不十分な状態か、コネクタ２１とインレットが接続されていない状態の何れであるかを判定することができる。

ＰＤ検出回路３４は、ローパスフィルタ３５でＰＤ信号からＰＬＣに使用される周波数帯域の信号を除去した信号の電圧レベルを検出するので、ＰＤ検出回路３４が誤動作するのを防止することができる。

図３は、ローパスフィルタ１７（又は３３、３５）の構成を示す図である。ローパスフィルタ１７は、抵抗Ｒ１１とキャパシタＣ１１で構成されている。抵抗Ｒ１１の一端にはＲＤ信号又はＣＰＬＴ信号が入力し、抵抗Ｒ１１の他端はキャパシタＣ１１に接続されると共にＰＤ検出回路３４又はＣＰＬＴ検出回路１６、３２の入力端子と接続される。キャパシタＣ１１の他端は接地されている。

上記の抵抗Ｒ１１及びキャパシタＣ１１の値は、電力線通信に使用される周波数帯域（例えば、１００ｋＨｚ以上）の信号をカットし、ＣＰＬＴ信号で使用される周波数（例えば、数ｋＨｚ）の信号を通過させる周波数特性が得られるような値に設定している。ローパスフィルタ１７の周波数特性は上記の周波数に限らず、ＰＬＣに用いられる周波数帯域の信号を除去できるものであれば良い。

上述した第１の実施の形態によれば、給電装置１１と車両１２との間の通信を電力線通信により行い、かつ信号線２５を介してＣＰＬＴ信号等を送受信する場合に、ＰＬＣ信号がＣＰＬＴ検出回路１６及び３２，ＰＤ検出回路３４に入力して誤動作するのを防止することができる。

また、ＣＰＬＴ信号、ＰＤ信号を用いてコネクタ２１とインレット２２の接続状態、充電状態を検出することで充電時の利用者の安全性を高め、かつ電力線通信を用いることで給電装置１１と車両１２との間で高速、かつセキュリティを確保したデータ通信を実現できる。

図４は、第２の実施の形態の給電装置５１と車両５２の構成を示す図である。図４において、図１及び図２と同じ回路ブロックには同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。
第２の実施の形態は、ＰＬＣモデム１８と３７が、それぞれ結合トランス４２と４３を介して接地線２６と電力線２３との間に接続されていることを特徴としている。

給電装置５１の結合トランス４２の一次側巻線の一端は接地線２６に接続され、一次側巻線の他端はキャパシタＣ１を介して正相の電力線２３と接続されている。二次側巻線はＰＬＣモデム１８に接続されている。

車両５２の結合トランス４３の一次側巻線の一端は接地線２６に接続され、一次側巻線の他端はキャパシタＣ２を介して正相の電力線２３と接続されている。二次側巻線はＰＬＣモデム３７に接続されている。

ＰＬＣモデム１８及び３７を正相の電力線２３と接地線２６との間に接続する場合も、給電装置５１のＣＰＬＴ検出回路１６の入力側にローパスフィルタ１７を挿入し、車両５２のＣＰＬＴ検出回路３２の入力側にローパスフィルタ３３を挿入し、さらにＰＤ検出回路３４の入力側にローパスフィルタ３５を挿入することで、ＰＬＣに用いられる信号の漏洩によるＣＰＬＴ検出回路１６、３２、ＰＤ検出回路３４等の誤動作を防止することができる。

図５は、第３の実施の形態の給電装置６１と車両６２の構成を示す図である。第３の実施の形態は、ＰＬＣモデム６３が信号を送受信していないときにＣＰＬＴの検出及びＰＤ信号の検出を行うようにしたものである。

図５において、図１と同じ回路ブロックには同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。給電装置６１のＰＬＣモデム６３は、接地線２６に挿入されており、ＰＬＣ信号（電力線通信に用いる信号）の送受信タイミングでないことを示す信号（又は送受信タイミングであることを示す信号）をＣＰＬＴ検出回路１６に出力する機能を有する。

給電装置６１のＣＰＬＴ検出回路１６は、ＰＬＣ信号の送受信タイミングでないことを示す信号を受信したか否かを判定し、送受信タイミングではないと判定したときに、ＣＰＬＴの検出を行い、それ以外のときはＣＰＬＴの判定を行わないようにする機能を有する。

車両６２のＰＬＣモデム６４は、ＰＬＣ信号の送受信タイミングでないことを示す信号（又は送受信タイミングであることを示す信号）を、ＣＰＬＴ検出回路３２とＰＤ検出回路３４に出力する機能を有する。

ＣＰＬＴ検出回路３２は、ＰＬＣ信号の送受信タイミングではないことを示す信号を受信したか否かを判定し、送受信タイミングではないと判定したときにＣＰＬＴの検出を行い、それ以外のときは、ＣＰＬＴの検出を行わないようにする機能を有する。

ＰＤ検出回路３４も同様に、ＰＬＣ信号の送受信タイミングでないことを示す信号を受信したか否かを判定し、送受信タイミングではないと判定したときに、ＰＤ信号の検出を行い、それ以外のときは、ＰＤ信号の検出行わないようにする機能を有する。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、ＣＰＬＴ検出回路３２とＰＤ検出回路３４の動作を示すフローチャートである。以下の処理は、給電装置６１又は車両６２のハードウェアにより実現され又はＣＰＵにより実行される。

最初に給電装置６１のパイロット信号検出回路１６の動作を説明する。パイロット信号ＣＰＬＴの検出タイミングか否かを判定する（Ｓ１１）。ＣＰＬＴの検出タイミングでないときには（Ｓ１１、ＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

ＣＰＬＴの検出タイミングと判定したときには（Ｓ１１、ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、ＰＬＣモデム６３が接続されている通信線（接地線又は電力線）上でキャリア（ＰＬＣ信号）が検出されたか否かを判定する。ＰＬＣ信号の検出は、自装置が送出するＰＬＣ信号も含めて判定する。

通信線上にＰＬＣ信号が検出されたときには（Ｓ１２、ＹＥＳ）、ステップＳ１２のＰＬＣ信号の検出処理を繰り返す。
他方、通信線上にＰＬＣ信号が検出されないときには（Ｓ１２、ＮＯ）、ステップＳ１３に進み、ＣＰＬＴの検出を行う。

次に、車両６２のＰＤ検出回路３４とＣＰＬＴ検出回路３２の動作を説明する。
ＰＤ信号又はＣＰＬＴの検出タイミングか否かを判定する（Ｓ２１）。
ＰＤ信号又はＣＰＬＴの検出タイミングではないときには、ステップＳ２１の処理を繰り返す。

ＰＤ信号又はＣＰＬＴの検出タイミングと判定したときには（Ｓ２１、ＹＥＳ）、ステップＳ２２に進み、キャリア（ＰＬＣ信号）が検出されたか否かを判定する。
ＰＬＣ信号が検出されたときには（Ｓ２２、ＹＥＳ）、ステップＳ２２の処理を繰り返す。

他方、ＰＬＣ信号が検出されなかったときには（Ｓ２２、ＮＯ）、ステップＳ２３に進み、ＰＤ信号又はＣＰＬＴの検出を行う。
上述した第３の実施の形態によれば、ＰＬＣによる信号の影響を受けずにＰＤ信号及びＣＰＬＴを検出することができる。これにより、ＰＬＣ信号によるＰＤ検出回路３４，ＣＰＬＴ検出回路１６及び３２の誤動作を防止することができる。

尚、本発明は実施の一例として車に供給される電力が交流である場合を説明したが、特にこれに限定されるものではなく、車に供給される電力が直流であっても発明の精神から逸脱しないことは明らかである。

１１ 給電装置
１２ 車両
１４ リレー
１５ ＣＰＬＴ発生回路
１６、３２ ＣＰＬＴ検出回路
１７、３３，３５ ローパスフィルタ
１８、３７ ＰＬＣモデム
２１ コネクタ
２２ インレット
２７ 充電制御装置
３１ ＣＰＬＴ制御回路
３４ ＰＤ検出回路
３８ ＰＤ回路

Claims (8)

1. 車両に電力を供給する給電装置であって、
   コントロールパイロットを発生するコントロールパイロット発生回路と、
   車両の充電準備や充電完了を判定するための前記コントロールパイロットを検出するコントロールパイロット検出回路と、
   車両との間で電力線通信を行うための電力線通信用モデムと、
   前記コントロールパイロット検出回路の入力側に接続され、電力線通信で使用される周波数帯域の信号を除去し、前記コントロールパイロットを通過させる周波数特性を有するローパスフィルタとを備える給電装置。
2. 前記電力線通信用モデムは接地線に挿入されている請求項１記載の給電装置。
3. 前記電力線通信用モデムは電力を供給する電力線と前記接地線との間に接続されている請求項１記載の給電装置。
4. 給電装置との間で電力線通信を行うための電力線通信用モデムと、
   充電ケーブルのコネクタと、車両側に設けられるインレットとの接続状態を示す信号を検出する接続状態検出回路と、
   前記接続状態検出回路の入力側に接続され、電力線通信で使用される周波数帯域の信号を除去する周波数特性を有する第１のローパスフィルタと、
   給電装置から信号線を介して伝送されるコントロールパイロットを検出するコントロールパイロット検出回路と、
   前記コントロールパイロット検出回路の入力側に接続され、電力線通信で使用される周波数帯域の信号を除去し、前記コントロールパイロットを通過させる周波数特性を有する第２のローパスフィルタとを備える車両。
5. 前記電力線通信用モデムは接地線に挿入されている請求項４記載の車両。
6. 前記電力線通信用モデムは電力を供給する電力線と接地線との間に接続されている請求項４記載の車両。
7. 給電装置との間で電力線通信を行うための電力線通信用モデムと、
   充電ケーブルのコネクタと車両側に設けられる接続器との接続状態を示す信号を検出する回路であって、前記電力線通信用モデムが給電装置の電力線通信用モデムとの間で電力線通信を行っていないタイミングで、接続状態を示す前記信号の検出を行う接続状態検出回路と、
   給電装置から信号線を介して伝送されるコントロールパイロットを検出する回路であって、前記電力線通信用モデムが給電装置の電力線通信用モデムとの間で電力線通信を行っていないタイミングで、パイロット信号の検出を行うパイロット信号検出回路とを備える車両。
8. 前記電力線通信用モデムは、電力線通信を行っていない状態であることを通知する信号を、前記接続状態検出回路及び前記パイロット信号検出回路に出力する回路を有する請求項７記載の車両。

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