JP2012151825A - Power line communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車又はプラグインハイブリッド自動車等の外部給電によるバッテリの充電が可能な車輌と、外部の給電装置とが充電ケーブルを介して電力線通信を行う電力線通信システムに関する。 The present invention relates to a power line communication system in which a vehicle capable of charging a battery by external power supply such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle and an external power supply apparatus perform power line communication via a charging cable.
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バッテリへの充電を行う必要があり、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ある。外部からバッテリへの充電を行う車輌においては、外部の給電装置に接続された充電ケーブルのプラグを車輌に設けられた給電口のコネクタ装置に接続して、給電装置から車輌のバッテリへ充電ケーブルを介した電力供給が行われ、バッテリが充電される。 2. Description of the Related Art In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles that are equipped with devices such as a motor and a battery and run by driving the motor with electric power stored in the battery have begun to spread. An electric vehicle needs to be charged from an external power supply device to a battery, and even a hybrid vehicle includes a plug-in hybrid vehicle that can charge the battery from the external power supply device. In vehicles that charge the battery from the outside, connect the plug of the charging cable connected to the external power feeding device to the connector device of the power feeding port provided in the vehicle, and connect the charging cable from the power feeding device to the battery of the vehicle. Power is supplied through the battery, and the battery is charged.
特許文献1においては、互いに区画された直流受電部及び交流受電部を単一構造の受電コネクタ内に配置すると共に、受電コネクタの開口端面全域を開閉自在に覆う第1のキャップと、この第1のキャップに設けられて、交流受電部に対応する位置に開口された透設孔を閉塞可能にする第2のキャップとを有する構成とし、交流受電部及び直流受電部を集約して一体化構造とした電気自動車用充電コネクタが提案されている。
In
一方で、給電装置から車輌のバッテリへの充電を行う場合、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情報を、車輌及び給電装置の間で送受信する通信機能が必要となる。 On the other hand, when charging the battery of the vehicle from the power supply device, a communication function for transmitting and receiving information for charge control and information for managing charge amount or charge between the vehicle and the power supply device Is required.
特許文献2においては、複数の電動車輌と供給管理装置とが電力線通信を行い、各々が交流電力を供給可能に構成された複数の電動車輌から共通の電力消費部への交流電力の供給を可能とした電力システムが提案されている。この電力システムでは、電力線通信により供給開始指示を受信した複数の車輌が識別ID(IDentifier)を他の車輌へ送信し、いずれかの車輌がマスターであると決定して他の車輌へマスターの通知を送信する。マスターの車輌は、自身の周期に従う交流電圧を生成し、他の車輌はマスターの車輌に同期した交流電圧を生成し、複数の車輌が連携して電力負荷への電力供給を開始する。
In
しかしながら、特許文献2に記載の電力システムのように、車輌と外部の装置とが電力線通信を行うためには、電力線に信号を重畳させると共に電力線に重畳された信号を取り出すためのカップリングトランスなどの部品を回路基板に実装した電力線通信装置(PLC(Power Line Communication)車載器)を車輌に搭載する必要がある。カップリングトランスなどの部品は小型化するにもある程度の限度があるため、PLC車載器(の回路基板)が大型化する傾向があった。電気自動車などの車輌では多数の電子機器が搭載され、車輌内における機器の配設スペースは限られているため、PLC車載器の小型化が望まれる。
However, in order to perform power line communication between the vehicle and an external device as in the power system described in
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、給電装置との間で充電ケーブルを介した電力線通信を行う機能を備えた車輌において、電力線通信を実現するための装置の小型化を可能とする電力線通信システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to realize power line communication in a vehicle having a function of performing power line communication with a power feeding device via a charging cable. An object of the present invention is to provide a power line communication system that enables downsizing of a device for the purpose.
本発明に係る電力線通信システムは、車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続し、該充電ケーブルを介して前記車輌に搭載された電力線通信装置及び前記給電装置の間で電力線通信を行う電力線通信システムにおいて、前記充電ケーブルは2本の電力供給用配線を含み、前記電力線通信装置は、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される2本の電力供給用内部配線と、該2本の電力供給用内部配線間に接続されたフィルタ回路と、一方の電力供給用内部配線に設けられた一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置とを有し、該コネクタ装置は、前記充電ケーブルとの接続を行うための複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、前記2本の電力供給用内部配線を含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線と、前記コネクタ本体に設けられ、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部と、該筒状部の外回りに配された環状磁性体と、該環状磁性体に巻回された信号配線とを有し、前記給電装置は、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される2本の電力供給用内部配線と、該2本の電力供給用内部配線間に接続されたフィルタ回路と、一方の電力供給用内部配線に設けられた一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、一方の電力供給用内部配線は、前記環状磁性体に巻回されており、前記環状磁性体、前記一方の電力供給用内部配線及び前記信号配線により、前記電力線通信装置の電磁誘導式の信号変換器が構成されており、前記電力線通信装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの2本の電力供給用配線と、前記給電装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてあることを特徴とする。 A power line communication system according to the present invention is a power line communication system in which a vehicle and a power feeding device are connected by a charging cable, and power line communication is performed between the power line communication device mounted on the vehicle and the power feeding device via the charging cable. The charging cable includes two power supply wires, and the power line communication device includes two power supply internal wires respectively connected to the power supply wires of the charging cable and the two power supplies. An electromagnetic induction type signal converter having a filter circuit connected between the internal wirings, a primary coil provided in one internal wiring for power supply, and a secondary coil electromagnetically coupled to the primary coil; A connector device to which the charging cable is connected, and the connector device includes a plurality of connection terminals for connecting to the charging cable, and the plurality of connection terminals. A connector main body that includes the two power supply internal wirings, a plurality of internal wirings connected to the connection terminals, and a cylindrical portion that is provided in the connector main body and through which the plurality of internal wirings are inserted. And an annular magnetic body arranged around the cylindrical portion, and a signal wiring wound around the annular magnetic body, and the power feeding device is connected to the power supply wiring of the charging cable, respectively. Two power supply internal wirings, a filter circuit connected between the two power supply internal wirings, a primary coil provided in one of the power supply internal wirings, and electromagnetic coupling to the primary coil And an electromagnetic induction type signal converter having a secondary coil, wherein one power supply internal wiring is wound around the annular magnetic body, the annular magnetic body, and the one power supply By the internal wiring and the signal wiring, An electromagnetic induction type signal converter of the power line communication device is configured, the two power supply internal wirings and the filter circuit of the power line communication device, the two power supply wirings of the charging cable, and the power supply A current loop circuit is configured by two power supply internal wirings and a filter circuit of the device, and the power line communication device and the power feeding device are configured to transmit a signal to the charging cable by each signal converter. The superposition and the extraction of the signal superposed on the charging cable are performed.
本発明においては、2本の電力供給用配線(単相3線式の交流給電における2本のAC(Alternating Current)線(即ち接地用配線以外の2本の配線))を含む充電ケーブルを接続することによって、車輌に搭載された電力線通信装置と給電装置とが充電ケーブルを介した電力線通信を行う。電力線通信装置及び給電装置は、充電ケーブルの電力供給用配線に接続される2本の電力供給用内部配線間に接続したフィルタ回路と、一方の電力供給用内部配線に設けた電磁誘導式の信号変換器とを備える。
なお電力線通信装置の信号変換器と給電装置の信号変換器とを一方の電力供給用内部配線に設ける場合は、充電ケーブルの一方の(共通の)電力供給用配線に接続される電力供給用内部配線にそれぞれ設ける。またフィルタ回路は、コイル及び/又はコンデンサ等で構成することができる。信号変換器は、一方の電力供給用内部配線を磁性体のコアに巻き付けて1次コイルとし、電力線通信回路などに接続される信号配線を同コアに巻き付けて2次コイルとして構成することができる。
この構成では、車輌及び給電装置間を充電ケーブルで接続した場合に、電力線通信装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、充電ケーブルの2本の電力供給用配線と、給電装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、閉じられた電流ループ回路が構成される。車輌の電力線通信装置及び給電装置は、それぞれが有する信号変換器を利用して充電ケーブル(一方の電力供給用内部配線及び電力供給用配線)に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、電力線通信を行うことができる。
電力線通信方式では2本の電力供給用内部配線間に信号変換器を接続して信号の重畳及び取り出しを行う構成が一般的であるが、この構成では大型のチョークコイルなどを備える必要があるため、電力線通信装置が大型化する虞がある。これに対して本発明の構成では、チョークコイルなどを備える必要がない。ただし本発明の構成では信号変換器のコアをなす磁性体が、信号変換器を電力供給用内部配線間に接続する一般的な構成と比較して大型化する虞があるが、後述のように信号変換器のコアは、充電ケーブル接続のためのコネクタ装置と一体的に設けることができる。
In the present invention, a charging cable including two power supply wirings (two AC (Alternating Current) lines in a single-phase three-wire AC power supply (that is, two wirings other than the ground wiring)) is connected. By doing so, the power line communication device mounted on the vehicle and the power supply device perform power line communication via the charging cable. The power line communication device and the power feeding device include a filter circuit connected between two power supply internal wires connected to a power supply wire of a charging cable, and an electromagnetic induction type signal provided in one of the power supply internal wires. And a converter.
When the signal converter of the power line communication device and the signal converter of the power feeding device are provided in one power supply internal wiring, the power supply internal connected to one (common) power supply wiring of the charging cable Provide for each wiring. The filter circuit can be composed of a coil and / or a capacitor. The signal converter can be configured as a primary coil by winding one power supply internal wiring around a magnetic core and winding a signal wiring connected to a power line communication circuit or the like around the core. .
In this configuration, when the vehicle and the power supply device are connected by a charging cable, the two power supply internal wirings and filter circuit of the power line communication device, the two power supply wirings of the charging cable, and the power supply device A closed current loop circuit is constituted by the two internal wirings for power supply and the filter circuit. The power line communication device and the power supply device of the vehicle perform signal superimposition on the charging cable (one power supply internal wiring and power supply wiring) and take out the superimposed signal by using a signal converter included in each vehicle. And power line communication can be performed.
In the power line communication method, a configuration in which a signal converter is connected between two internal wires for power supply to superimpose and extract signals is common, but in this configuration, it is necessary to provide a large choke coil or the like. There is a risk that the power line communication device will be enlarged. In contrast, the configuration of the present invention does not require a choke coil or the like. However, in the configuration of the present invention, there is a risk that the magnetic material forming the core of the signal converter is larger than a general configuration in which the signal converter is connected between the internal wirings for power supply. The core of the signal converter can be provided integrally with a connector device for connecting a charging cable.
本発明においては、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設け、電力線通信装置の小型化(コネクタ装置を含めた車輌内における電力線通信のための装置全体での小型化)を実現する。
コネクタ装置は、充電ケーブルとの接続を行うための複数の接続端子を収容するコネクタ本体に、接続端子に接続された複数の内部配線を挿通させる筒状部を設け、この筒状部の外回りに信号変換器のコアをなす環状磁性体を配する。筒状部を挿通する複数の内部配線には2本の電力供給用内部配線を含み、環状磁性体には一方の電力供給用内部配線を巻回すると共に、電力線通信の信号を伝達する信号配線を巻回して設ける。環状磁性体に巻回された一方の電力供給用内部配線及び信号配線が1次コイル及び2次コイルとなり、電磁誘導式の信号変換器が構成される。
これにより、電力線通信装置の回路基板などには大型の信号変換器を設ける必要がないため、電力線通信装置を小型化することができ、更には車輌内の他の機器(例えばボディECU(Electronic Control Unit))などとCPU(Central Processing Unit)を共通化して電力線通信装置を一体化することも可能となる。
In the present invention, a signal converter for power line communication is provided in the connector device to which the charging cable is connected, and the power line communication device is downsized (the entire device for power line communication in the vehicle including the connector device is reduced in size). Realized).
The connector device is provided with a cylindrical portion through which a plurality of internal wirings connected to the connection terminals are inserted in a connector main body that accommodates a plurality of connection terminals for connection with a charging cable. An annular magnetic material that forms the core of the signal converter is arranged. The plurality of internal wirings that pass through the cylindrical portion include two internal wirings for power supply. One of the internal wirings for power supply is wound around the annular magnetic body, and a signal wiring that transmits a signal of power line communication Is provided. One of the internal wiring for power supply and the signal wiring wound around the annular magnetic body become a primary coil and a secondary coil, and an electromagnetic induction type signal converter is configured.
Accordingly, since it is not necessary to provide a large signal converter on the circuit board of the power line communication device, the power line communication device can be reduced in size, and further, other devices in the vehicle (for example, body ECU (Electronic Control) Unit)) and a CPU (Central Processing Unit) can be shared to integrate the power line communication device.
また、本発明においては、2本の電力供給用内部配線の間にフィルタ回路を接続する。電力線通信装置の回路基板などではなく、2本の電力供給用内部配線に直接的にフィルタ回路を接続する構成とすることによって、電力線通信装置を更に小型化することができる。
なお、2本の電力供給用内部配線が接続される車輌の充電器又はコンバータ等の装置が、電力供給用内部配線間に接続すべきフィルタ回路のコイル又はコンデンサ等を有する場合、これらのコイル又はコンデンサ等をフィルタ回路として用いてもよい。
In the present invention, a filter circuit is connected between the two power supply internal wires. The power line communication device can be further miniaturized by adopting a configuration in which the filter circuit is directly connected to the two power supply internal wirings rather than the circuit board of the power line communication device.
In addition, when a device such as a charger or a converter of a vehicle to which two internal wires for power supply are connected has a coil or a capacitor of a filter circuit to be connected between the internal wires for power supply, these coils or A capacitor or the like may be used as the filter circuit.
また、本発明においては、2つの電力供給用内部配線間に接続されるフィルタ回路がコイル及びコンデンサ等の複数の電子部品で構成される場合、これら複数の電子部品をそれぞれ配線で接続する必要がある。この場合に、電子部品が接続される電力供給用内部配線に沿って設けられる配線にて、複数の電子機器を接続する。これにより、電力供給用内部配線を車輌内に敷設する際に、電子部品を接続する配線を電力供給用内部配線に沿って敷設することができる。 Further, in the present invention, when the filter circuit connected between the two power supply internal wirings is composed of a plurality of electronic components such as a coil and a capacitor, it is necessary to connect the plurality of electronic components by wiring. is there. In this case, a plurality of electronic devices are connected by wiring provided along the power supply internal wiring to which the electronic component is connected. Thus, when the power supply internal wiring is laid in the vehicle, the wiring for connecting the electronic components can be laid along the power supply internal wiring.
また、本発明においては、コネクタ装置内に信号変換器を搭載して、コネクタ装置内と外部との間における電磁波の透過を抑制することができる。 Moreover, in this invention, a signal converter can be mounted in a connector apparatus and transmission of the electromagnetic waves between the connector apparatus inside and the exterior can be suppressed.
本発明による場合は、車輌及び給電装置を充電ケーブルで接続することで、電力供給用の2つの配線とこれらの間に接続された2つのフィルタ回路とによって電流ループ回路を構成すると共に、車輌及び給電装置には電力供給用の一方の内部配線に電磁誘導式の信号変換器を設けて信号の重畳及び取り出しを行う構成とすることにより、信号変換器を電力供給用の内部配線間に接続する電力線通信の構成で必要なチョークコイルなどを備える必要がなく、電力線通信装置の小型化に寄与することができる。 In the case of the present invention, by connecting the vehicle and the power supply device with the charging cable, the current loop circuit is configured by the two wirings for supplying power and the two filter circuits connected between them, In the power supply device, an electromagnetic induction type signal converter is provided on one internal wiring for power supply to superimpose and extract signals, thereby connecting the signal converter between the internal power supply wiring. There is no need to provide a choke coil or the like necessary for the configuration of the power line communication, which can contribute to the miniaturization of the power line communication device.
また本発明による場合は、充電ケーブルが接続されるコネクタ装置に電力線通信のための信号変換器を設ける。例えば、コネクタに設けた筒状部に2本の電力供給用内部配線を挿通し、筒状部の外回りに設けた環状磁性体に一方の電力供給線を巻回すると共に、電力線通信の信号を伝達する信号配線を巻回して設ける構成とすることにより、環状磁性体、一方の電力供給線、及び信号配線により電磁誘導式の信号変換器が構成される。よって電力線通信装置の回路基板などに信号変換器を設ける必要がなく、電力線通信装置の小型化を実現できる。 Further, according to the present invention, a signal converter for power line communication is provided in a connector device to which a charging cable is connected. For example, two internal wires for power supply are inserted into a cylindrical portion provided in the connector, one power supply line is wound around an annular magnetic body provided around the cylindrical portion, and a signal for power line communication is transmitted. By adopting a configuration in which the signal wiring to be transmitted is wound, an electromagnetic induction type signal converter is configured by the annular magnetic body, one power supply line, and the signal wiring. Therefore, it is not necessary to provide a signal converter on the circuit board of the power line communication device, and the power line communication device can be downsized.
さらに本発明による場合は、コネクタ装置内に信号変換器を含ませることにより、車輌内外に位置する他の電子機器から放射される電磁波等のノイズをコネクタ装置にて遮断し、通信への悪影響を低減することができる。また、信号変換器から放射される電磁波をコネクタ装置にて遮断することができるので、透過した電磁波によるノイズが車輌内外の電子機器に対して与える悪影響を低減することができる。 Furthermore, in the case of the present invention, by including a signal converter in the connector device, noise such as electromagnetic waves radiated from other electronic devices located inside and outside the vehicle is blocked by the connector device, thereby adversely affecting communication. Can be reduced. Moreover, since the electromagnetic wave radiated | emitted from a signal converter can be interrupted | blocked with a connector apparatus, the bad influence which the noise by the transmitted electromagnetic waves has with respect to the electronic device inside and outside a vehicle can be reduced.
しかも電力供給用内部配線に通電される100V/230V等の交流電圧をコネクタ装置にて絶縁することができるため、車輌内に配線する通信線に対しては数V程度の低電圧、かつ小電流による信号で通信することが可能となるので、通信線を細線化することが可能となる。また、通信に関する装置に対する商用電力の入力が必ずしも必要ではなくなるため、絶縁距離の確保が不要となり、省スペース化を実現することが可能となる。 In addition, AC connectors such as 100V / 230V that are energized to the power supply internal wiring can be insulated by the connector device, so that a low voltage of about several volts and a small current are applied to the communication line wired in the vehicle. Therefore, the communication line can be thinned. In addition, since it is not always necessary to input commercial power to a device related to communication, it is not necessary to secure an insulation distance, and space saving can be realized.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る電力線通信システムの構成例を説明するための模式図である。本実施の形態では、電気自動車(車輌)のバッテリを充電するために充電スタンド(給電装置)と電気自動車とを充電ケーブルにて接続した際、充電制御、ユーザ認証又は課金管理等の情報を、充電ケーブルを利用した電力線通信によって、電気スタンドと電気自動車との間で送受信する構成を例に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a power line communication system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, when a charging stand (power feeding device) and an electric vehicle are connected with a charging cable in order to charge a battery of an electric vehicle (vehicle), information such as charging control, user authentication or billing management, A configuration for transmitting and receiving between a desk lamp and an electric vehicle by power line communication using a charging cable will be described as an example.
電気自動車及び充電スタンドを接続する充電ケーブルは、交流電圧が印加される2本の電力供給用配線(以下、単にAC線という)71、72と、接地電位に接続される接地用配線(図1において図示は省略する)とを含んでいる。本実施の形態では、2本のAC線と1本の接地用配線とによる3線式の交流電圧を充電スタンドから電気自動車へ供給する。 A charging cable for connecting an electric vehicle and a charging station includes two power supply wirings (hereinafter simply referred to as AC lines) 71 and 72 to which an alternating voltage is applied, and a grounding wiring connected to a ground potential (FIG. 1). The illustration is omitted). In the present embodiment, a three-wire AC voltage using two AC lines and one ground wiring is supplied from the charging station to the electric vehicle.
充電スタンドは、充電ケーブルのAC線71、72に接続され、電源からの交流電圧が印加される電力供給用の2本の内部配線(以下、単にAC線という)51、52を有している。また充電スタンドでは、2本のAC線51、52間にコンデンサ56が接続され、一方のAC線51には、充電ケーブルの接続点からコンデンサ56の接続点までの間にカップリングトランス(電磁誘導式の信号変換器)55が設けられている。なお、AC線51、52間のコンデンサ56は、バンドパスフィルタ回路を構成するものである。またカップリングトランス55は、1次側がAC線51に接続され、2次側が充電スタンド内の電力線通信部(図示は省略する)に接続されている。
The charging stand is connected to
同様に、電気自動車は、充電ケーブルのAC線71、72に接続され、充電スタンド及び充電ケーブルからの電力を車輌内の充電器へ導く電力供給用の2本の内部配線(以下、単にAC線という)11、12を有している。また電気自動車では、2本のAC線11、12間にコンデンサ16が接続され、一方のAC線11には、充電ケーブルの接続点からコンデンサ16の接続点までの間にカップリングトランス15が設けられている。なお、AC線11、12間のコンデンサ16は、バンドパスフィルタ回路を構成するものであるが、充電器内に同様のコンデンサが搭載されている場合にはこのコンデンサと共用としてもよい。またカップリングトランス15は、1次側がAC線11に接続され、2次側が電気自動車内の電力線通信部(図1において図示は省略する)に接続されている。
Similarly, an electric vehicle is connected to
充電スタンド及び電気自動車を充電ケーブルで接続することによって、充電スタンドのAC線51、充電ケーブルのAC線71及び電気自動車のAC線11が接続された通電経路と、充電スタンドのAC線52、充電ケーブルのAC線72及び電気自動車のAC線12が接続された通電経路との2つの電力供給用の経路が構成される。このとき、カップリングトランス15が設けられた電気自動車のAC線11と、カップリングトランス55が設けられた充電スタンドのAC線51とが充電ケーブルの同一のAC線71を介して接続されるように、充電ケーブルの接続位置の位置決めが行われる構成であることが好ましい。充電スタンド及び電気自動車が充電ケーブルで接続された状態では、上記の2つの電力供給用の経路とコンデンサ16、56とによって閉じられた電流ループ回路が構成され、このループ内に配されたカップリングトランス15、55によりAC線11、51、71に対する信号の重畳及び重畳された信号の取り出しを行うことができ、充電スタンド及び電気自動車間で電力線通信を行うことができる。
By connecting the charging station and the electric vehicle with a charging cable, the
図2は、本発明の実施の形態に係る電力線通信システムに対応した電気自動車の内部構成例を示すブロック図であり、電気自動車の充電及び通信に係るブロックを示してある。本実施の形態に係る電気自動車1には、ボディECU2、コネクタ装置3、充電器4、バッテリ5及びパワーマネジメントECU6等が搭載されている。本実施の形態に係る電気自動車1では、電力線通信を行うために必要なカップリングトランス15をコネクタ装置3に設け、電力線通信により送受信する情報の処理又は信号の処理を行う電力線通信部22をボディECU2に設けることによって、電力線通信を行うための機能をボディECU2及びコネクタ装置3に分散・統合した構成である。即ち、ボディECU2の電力線通信部22及びコネクタ装置3のカップリングトランス15によって本実施の形態に係る電力線通信装置が構成されている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration example of an electric vehicle corresponding to the power line communication system according to the embodiment of the present invention, and illustrates blocks related to charging and communication of the electric vehicle. The
ボディECU2は、電気自動車1のドアのロック/アンロック制御、又は、ヘッドライトなどの点灯制御等を行うものであり、制御部21、電力線通信部22、無線通信部23、CAN(Controller Area Network)通信部24及び電源回路25等を備えて構成されている。制御部21は、具体的にはCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等の処理装置で構成され、ボディECU2内の各部の動作制御及び各種の演算処理等を行っている。特に本実施の形態において制御部21は、電気自動車1のパワーマネジメントECU6とデータの授受が可能に構成されており、パワーマネジメントECU6から与えられた送信データを電力線通信部22へ与えて電力線通信によるデータ送信を行うと共に、電力線通信部22が電力線通信により受信した受信データをパワーマネジメントECU6へ与える処理を行う。
The
電力線通信部22は、コネクタ装置3に設けられたカップリングトランス15に信号配線13を介して接続されている(ただし、信号配線13は、カップリングトランス15のトロイダルコア15aに巻回されることで2次コイルを構成するものであり、カップリングトランス15の一部でもある)。電力線通信部22は、制御部21から与えられた送信データに応じた信号を信号配線13に出力することでカップリングトランス15によるAC線11への信号重畳を行い、充電ケーブルを介した充電スタンドへのデータ送信を行う。また電力線通信部22は、信号配線13上の信号を取得することによって、AC線11に重畳された充電スタンドからの信号を取り出し、この信号に応じた受信データを制御部21へ与える。
The power
無線通信部23は、ユーザが所持する携帯電話器など、車輌内外の通信機器との間で無線通信を行うものである。CAN通信部24は、電気自動車1に搭載された他の装置との間で有線の通信を行うものである。無線通信部23及びCAN通信部24は、制御部21から与えられたデータの送信を行うと共に、受信したデータを制御部21へ与える。電源回路25は、電気自動車1のバッテリ5(又は別のバッテリであってもよい)から供給される電力を、電圧値の調整などを行ってボディECU2内の各部へ供給する。
The
コネクタ装置3は、電気自動車1に充電ケーブルを接続するためのものであり、複数の接続端子が設けられたコネクタ本体30と、電力線通信用のカップリングトランス15及びフィルタ回路17とを備えて構成されている。コネクタ本体30に設けられた2つの接続端子にはAC線11、12が接続されており、AC線11、12はフィルタ回路17を介して電気自動車1の充電器4に接続されている。なおフィルタ回路17は、例えば図1に示すようにAC線11、12間に接続したコンデンサ16にて実現される。
The
コネクタ装置3に設けられるカップリングトランス15は、円環状の磁性体であるトロイダルコア15aに、一方のAC線11及び信号配線13を巻回させて構成される。また他方のAC線12は、トロイダルコア15aを挿通して設けられる。なお、コネクタ装置3の詳細な構成については後述する。
The
充電器4は、充電スタンドから供給される電力にてバッテリ5の充電を行うものである。充電スタンドは、例えば電圧が200Vであり、且つ、周波数が50Hz又は60Hzの交流電圧によって電力供給を行うものであるため、充電器4は交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ5へ印加することによって充電を行う。バッテリ5は、電気自動車を走行させるモータ(図示は省略する)の駆動電力を蓄積するものであり、例えばリチウムイオン電池などである。パワーマネジメントECU6は、電気自動車の充電に係る制御を行うものであり、ボディECU2の電力線通信部22による電力線通信にて充電スタンドからの情報(例えば供給電力の電圧値、周波数又は課金情報等)を取得し、取得した情報に基づいて充電器4などの動作を制御することで、充電制御を行う。
The charger 4 charges the
図3は、本発明の実施の形態に係る電力線通信システムの構成例を説明するための模式図である。図3に示す電力線通信システムの構成は、図1に示した電力線通信システムの構成と略等価であり、トロイダルコア15a、55aを利用したカップリングトランス15、55の構成を具体的に示したものである。なお、電気自動車1のカップリングトランス15と充電スタンドのカップリングトランス55とは略同じ構成であるため、以下では電気自動車1のカップリングトランス15の構成について説明し、充電スタンドのカップリングトランス55については説明を省略する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a configuration example of the power line communication system according to the embodiment of the present invention. The configuration of the power line communication system shown in FIG. 3 is substantially equivalent to the configuration of the power line communication system shown in FIG. 1, and specifically shows the configuration of the
電力線通信のために電気自動車1のコネクタ装置3に設けられるカップリングトランス15は、円環状の磁性体であるトロイダルコア15aを用いて構成されている。カップリングトランス15は、一方のAC線11をトロイダルコア15aに(1回転以上)巻回させ、他方のAC線12をトロイダルコア15a内に挿通させると共に、電力線通信部22に接続される信号配線13をトロイダルコア15aに(1回転以上)巻回させた構成である。この構成により、トロイダルコア15aに巻回されたAC線11及びトロイダルコア15aに挿通されたAC線12が一次コイルとなり、トロイダルコア15aに巻回された信号配線13が2次コイルとなって、カップリングトランス15として機能する。
The
また図3に示す例では、AC線11、12間に接続されるフィルタ回路17は、コイル17a及びコンデンサ17bを直列接続した構成である。詳しくは、フィルタ回路17は、一方のAC線11にコイル17aの一端が接続され、コイル17aの他端にコンデンサ17bの一端が接続され、コンデンサ17bの他端が他方のAC線12に接続された構成である。なおフィルタ回路17の構成は図示のものに限らず、電力線通信の通信速度、通信経路の抵抗値及び容量値等、又は、トロイダルコア15aの特性等を考慮し、これらに適した回路構成とすることができる。
In the example shown in FIG. 3, the
図4は、本発明の実施の形態に係る電力線通信システムにおけるフィルタ回路17の一例を示す図表であり、フィルタ回路17のコイル17a及びコンデンサ17bについて回路定数の具体例を示したものである。例えば、電力線通信を周波数2〜30MHzの高速通信で行う場合、フィルタ回路17のコイル17aのインダクタンスは10μH以上であることが好ましく、コンデンサ17bの容量は5〜15nF程度であることが好ましい。また例えば、電力線通信を周波数10〜150kHzの低速通信で行う場合、フィルタ回路17のコイル17aのインダクタンスは500μH以上であることが好ましく、コンデンサ17bの容量は0.5〜1.5μF程度であることが好ましい。
FIG. 4 is a chart showing an example of the
図5及び図6は、本発明の実施の形態に係るコネクタ装置3の構成例を示す外観斜視図であり、電気自動車1に搭載された場合に車輌内側となる部分の外観を、一部の部品を分解した状態で夫々異なる方向から図示したものである。
5 and 6 are external perspective views showing a configuration example of the
コネクタ装置3は、2本のAC線11、12及び1本の接地用配線14等が接続される複数の接続端子(図示は省略する)を収容するコネクタ本体30を備えている。コネクタ本体30は、略矩形の板状をなす取付部31と、取付部31の一面の中央に突設された円筒状の筒状部32とを備えている。取付部31の四隅にはそれぞれ取付孔33が形成してあり、電気自動車1の車体の所定位置にねじ等でコネクタ本体30を取り付けることができるようにしてある。なおコネクタ本体30は、筒状部32が設けられた側が車体の内側となるように取り付けられる。
The
コネクタ本体30の取付部31の他面には、円筒状をなし、充電の際に充電ケーブルが挿入して接続されるケーブル接続部34が設けられている。ケーブル接続部34は、AC線11、12及び接地用配線14に接続された複数の接続端子が内部に収容されており、充電ケーブルとの電気的接続がなされる。またケーブル接続部34には、充電ケーブルを接続しない際に接続端子が露出することを防止すべく、開口部分を閉塞するように開閉可能にカバー35が設けられている。
The other surface of the
ケーブル接続部34内に収容された複数の接続端子に接続されるAC線11、12及び接地用配線14は、コネクタ本体30の取付部31の表裏を貫通し、筒状部32内を挿通する態様で設けられている。筒状部32を挿通して電気自動車1の内部へ配される一方のAC線11は、円環状の磁性体であるトロイダルコア15aに巻回される。また他方のAC線12及び接地用配線14は、トロイダルコア15aに巻回されずに電気自動車1の内部へ配される。また、トロイダルコア15aには、ボディECU2の電力線通信部22に接続される信号配線13が巻回して設けられている。
The
カップリングトランス15を構成するためのトロイダルコア15aは、コネクタ本体30の筒状部32より直径が小さい円環状をなしている。トロイダルコア15aは、コネクタ装置3又は電気自動車1の車体等に固定してもよく、固定せずにAC線11、12及び接地用配線14等と共に束ねて電気自動車1内に敷設してもよい。
The
なお、図5及び図6に示したコネクタ装置3は、他方のAC線12がトロイダルコア15a内を挿通しない構成であるが、これに限らず、図3に示したようにトロイダルコア15a内を挿通する構成としてもよい。また、コネクタ装置3は、一方のAC線11をトロイダルコア15aに巻回した構成としたが、これに限らず、AC線11をトロイダルコア15a内に挿通するのみの構成であってもよい。さらに、トロイダルコア15aは筒状部32より直径が小さい構成としたが、これに限らず、筒状部32と直径が同じ又は筒状部32より直径が大きい構成であってもよい。
The
AC線11、12及び接地用配線14は、導電線を絶縁体で覆ったものである。一方のAC線11は、トロイダルコア15aに巻回された部分から充電器4に至るまでの適所にて、絶縁体の一部が取り除かれて露出した導電線の部分に、コイル17aの一方の端子が半田付け又は溶接等の方法で接続されている。同様に、他方のAC線12は、筒状部32から延出して充電器4に至るまでの適所にて、絶縁体の一部が取り除かれて露出した導電線の部分に、コンデンサ17bの一方の端子が半田付け又は溶接等の方法で接続されている。コイル17aの他方の端子とコンデンサ17bの他方の端子は、AC線11、12に沿って配された配線17cにて接続されている。これにより、AC線11、12の間に接続されたフィルタ回路17が構成される。
The AC lines 11 and 12 and the
2本のAC線11、12は、電気自動車1内にて並べて充電器4まで配されるが、コイル17aの接続位置とコンデンサ17bの接続位置とは、AC線11、12の長さ方向に関して適宜の距離を離してあり、この距離に略等しい長さの配線17cによってコイル17a及びコンデンサ17bが接続されている。これにより、AC線11、12と配線17cとを並べて電気自動車1内に配設することが容易化でき、これらの配線を束ねて適所で折り曲げて配設することも容易である。
The two
以上の構成の電力線通信システムは、電力線通信に必要なカップリングトランス15をコネクタ装置3に設け、カップリングトランス15への信号を入出力して電力線通信に係る処理を行う電力線通信部22をボディECU2に設ける構成とすることによって、電気自動車1における電力線通信装置の配設スペースを節約することができる。カップリングトランス15は、円環状のトロイダルコア15aにAC線11及び信号配線13をそれぞれ巻回して構成することによって、カップリングトランス15を有さない従来のコネクタ装置と比較して、装置サイズの大型化を最小限に抑えてコネクタ装置3にカップリングトランス15を設けることができる。
In the power line communication system having the above configuration, the
また、電気自動車1及び充電スタンドを充電ケーブルにて接続して、2つの電力供給用の経路(AC線11、71、51の経路及びAC線12、72、52の経路)を構成し、電気自動車1及び充電スタンドにて2つの経路間にそれぞれフィルタ回路を接続して、2つの電力供給用の経路及び2つのフィルタ回路によって閉じられた電流ループ回路を構成することで、一方の経路に設けたカップリングトランス15及び55を利用して電気自動車1及び充電スタンドが電力線通信を行うことができる。2本のAC線11、12間にカップリングトランスを接続して電力線通信を行うのではなく、一方のAC線11にカップリングトランス17を設けて電力線通信を行う構成とすることにより、電気自動車1内にて大型のチョークコイルなどをAC線11、12に接続する必要がなく、装置を小型化することができる。
In addition, the
また、AC線11にコイル17aを接続し、AC線12にコンデンサ17bを接続し、コイル17a及びコンデンサ17bをAC線11、12に沿って設けられる配線17cで接続してフィルタ回路17を構成することにより、ボディECU2又は電力線通信装置等の装置の回路基板にフィルタ回路17を搭載する必要がないため、装置を小型化することができる。またAC線11、12を電気自動車1内に敷設する際に、コイル17a及びコンデンサ17bを接続する配線17cを、AC線11、12と共に容易に敷設することができる。
Further, the
なお、本実施の形態においては、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部22をボディECU2に設ける構成としたが、これに限るものではなく、電気自動車1内にボディECU2とは別体の電力線通信装置を搭載し、この電力線通信装置に電力線通信部22を設ける構成としてもよい。この場合であっても、電力線通信装置の回路基板にはカップリングトランス15を搭載する必要がないため、電力線通信装置を小型化できる。また、電力線通信装置の信号処理を行う電力線通信部22を、ボディECU2以外のCPUを有するECUに統合してもよい。
In the present embodiment, the power
また、電力線通信機能を備える車輌として電気自動車1を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、プラグインハイブリッド自動車など、外部からバッテリへの充電を行う機能を有するその他の車輌であってもよい。また、電力線通信機能を備える給電装置として充電スタンドを例に説明を行ったが、これに限るものではなく、充電ケーブルを介して車輌への給電を行う機能を有する他の装置であってもよい。例えばユーザが自宅のコンセントに充電ケーブルを接続して車輌への充電を行う場合、自宅の配電盤などに電力線通信装置を設けるなどの構成であってもよい。また更には、充電ケーブル内に電力線通信を行う回路を搭載する構成であってもよい。
Further, although the
上述の実施の形態に係る電力線通信システムは、電気自動車側の一方のAC線11にカップリングトランス15の1次コイルが設けられ、同様に充電スタンド側の一方のAC線51にカップリングトランス55の1次コイルが設けられた構成であるが(図1等参照)、これに限るものではない。
In the power line communication system according to the above-described embodiment, the primary coil of the
1 電気自動車(車輌)
2 ボディECU(電力線通信装置)
3 コネクタ装置
11 AC線(一方の電力供給用内部配線)
12 AC線(他方の電力供給用内部配線)
13 信号配線
14 接地用配線(内部配線)
15 カップリングトランス(電磁誘導式の信号変換器)
15a トロイダルコア(環状磁性体)
16 コンデンサ
17 フィルタ回路
17a コイル
17b コンデンサ
17c 配線
21 制御部
22 電力線通信部
30 コネクタ本体
31 取付部
32 筒状部
33 取付孔
51、52 AC線(電力供給用内部配線)
55 カップリングトランス(電磁誘導式の信号変換器)
55a トロイダルコア
56 コンデンサ(フィルタ回路)
71、72 AC線(電力供給用配線)
1 Electric car (vehicle)
2 Body ECU (Power Line Communication Device)
3
12 AC line (the other internal wiring for power supply)
13
15 Coupling transformer (electromagnetic induction type signal converter)
15a Toroidal core (cyclic magnetic body)
16
55 Coupling transformer (electromagnetic induction type signal converter)
71, 72 AC line (power supply wiring)
Claims (1)
前記充電ケーブルは2本の電力供給用配線を含み、
前記電力線通信装置は、前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される2本の電力供給用内部配線と、該2本の電力供給用内部配線間に接続されたフィルタ回路と、一方の電力供給用内部配線に設けられた一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器と、前記充電ケーブルが接続されるコネクタ装置とを有し、
該コネクタ装置は、
前記充電ケーブルとの接続を行うための複数の接続端子と、該複数の接続端子を収容するコネクタ本体と、前記2本の電力供給用内部配線を含み、前記接続端子に接続された複数の内部配線と、前記コネクタ本体に設けられ、前記複数の内部配線を挿通させる筒状部と、該筒状部の外回りに配された環状磁性体と、該環状磁性体に巻回された信号配線とを有し、
前記給電装置は、
前記充電ケーブルの電力供給用配線にそれぞれ接続される2本の電力供給用内部配線と、該2本の電力供給用内部配線間に接続されたフィルタ回路と、一方の電力供給用内部配線に設けられた一次コイル及び該一次コイルに電磁的に結合された二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器とを有し、
一方の電力供給用内部配線は、前記環状磁性体に巻回されており、
前記環状磁性体、前記一方の電力供給用内部配線及び前記信号配線により、前記電力線通信装置の電磁誘導式の信号変換器が構成されており、
前記電力線通信装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路と、前記充電ケーブルの2本の電力供給用配線と、前記給電装置の2本の電力供給用内部配線及びフィルタ回路とによって、電流ループ回路を構成するようにしてあり、
前記電力線通信装置及び前記給電装置は、各信号変換器によって、前記充電ケーブルへの信号の重畳及び前記充電ケーブルに重畳された信号の取り出しを行うようにしてある
ことを特徴とする電力線通信システム。 In a power line communication system that connects a vehicle and a power supply device with a charging cable, and performs power line communication between the power line communication device mounted on the vehicle and the power supply device via the charging cable,
The charging cable includes two power supply wires,
The power line communication device includes two power supply internal wires respectively connected to the power supply wires of the charging cable, a filter circuit connected between the two power supply internal wires, and one power An electromagnetic induction type signal converter having a primary coil provided in the supply internal wiring and a secondary coil electromagnetically coupled to the primary coil, and a connector device to which the charging cable is connected;
The connector device includes:
A plurality of connection terminals for connecting to the charging cable, a connector main body that accommodates the plurality of connection terminals, and a plurality of internal terminals connected to the connection terminals, including the two internal wires for power supply A wire, a tubular portion provided in the connector body, through which the plurality of internal wires are inserted, an annular magnetic body disposed around the tubular portion, and a signal wire wound around the annular magnetic body; Have
The power supply device
Provided in two power supply internal wires respectively connected to the power supply wires of the charging cable, a filter circuit connected between the two power supply internal wires, and one of the power supply internal wires And an electromagnetic induction type signal converter having a secondary coil electromagnetically coupled to the primary coil,
One power supply internal wiring is wound around the annular magnetic body,
The annular magnetic body, the one internal wiring for power supply and the signal wiring constitute an electromagnetic induction type signal converter of the power line communication device,
Two power supply internal wires and filter circuit of the power line communication device, two power supply wires of the charging cable, and two power supply internal wires and filter circuit of the power supply device A loop circuit is configured,
The power line communication apparatus and the power supply apparatus are configured to superimpose a signal on the charging cable and take out a signal superimposed on the charging cable by each signal converter.
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