JP2012167966A - 検査方法及び検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両への給電と信号の送受信が行われる電力線から発生し、外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができ、妨害波の強度が許容範囲内にある車載通信機器を選別することができる検査方法及び検査装置の提供。
【解決手段】計測部１６は、通信部１３及びＰＬＣユニット２１の間に設けられた電力線３，３，３から発生する妨害波の強度に係る値を計測する。計測部１６は、予め許容範囲を記憶しており、計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定する。計測部１６が計測値に基づく値が許容範囲内にないと判定した場合、表示部１７はその旨を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）又は電気自動車等の車両への給電及び信号の送受信が行われる電力線から発生し、外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができる検査方法及び検査装置に関する。

現在、二酸化炭素の排出量又は燃料の消費量を削減することができる車両として、商用電源の電力をバッテリに蓄えることができるＰＨＥＶ又は電気自動車等の車両が普及しつつある。これに伴って、車両のバッテリに急速に充電することが可能な充電スタンドが整備され始めている。

また、車載通信として電力線を介して情報を受け渡す電力線通信が注目されている。将来、充電スタンドは、通信機能を備え、電力線を介して、車両のバッテリに給電しつつカーナビゲーションの地図の更新又は給電に必要な電気料金等に関する情報の受け渡しを車両と行うと想定される。

しかしながら、電力線通信では、通信が行われている間に電力線から電波が発生する。発生した電波の周波数帯は、船舶・航空機通信、短波放送、アマチュア無線又は電波天文観測等の無線通信システムで使用される周波数帯と重なる。このため、電力線から発生する電波は、前述の無線通信システムで使用される電波と干渉し、通信を妨害する。従って、電力線から発生する電波（以下、妨害波という。）の強度を可能な限り小さくすることが重要である。

以下に妨害波の発生メカニズムを、図面を用いて説明する。図３は、妨害波の発生メカニズムを説明するための説明図である。線Ｌ１及びＬ２の２本線で構成される電力線は送信モデム９０と受信モデム９１とを接続している。送信モデム９０及び受信モデム９１夫々はＧＮＤに接続されている。送信モデム９０は電力線を介して受信モデム９１に信号を送信し、受信モデム９１は送信モデム９０から送信された信号を受信する。このとき、実線の矢印で示すように、線Ｌ１及びＬ２には信号を送受信することによって発生する信号電流が流れる。

ここで、線Ｌ１及びＧＮＤの間のインピーダンスと、線Ｌ２及びＧＮＤの間のインピーダンスとが異なる場合、破線の矢印で示すように、線Ｌ１及びＬ２を同じ方向に流れ、ＧＮＤを経由して還流するコモンモード電流が発生する。このコモンモード電流が還流することによって妨害波が発生する。妨害波の強度はコモンモード電流に比例する。

非特許文献１には、宅内の電力線通信において、電力線から発生する妨害波の強度を検査する検査方法が開示されている。非特許文献１では、２つの通信器を接続している電力線に流れるコモンモード電流が所定の周波数帯で計測され、計測値が時間的に平均される。平均値がＣＩＳＰＲ（Comite International Special des Perturbations Radioelectriques）規格で定められた許容範囲内にあるか否かを判定することによって、強度が許容範囲を超える妨害波が発生しているか否かが検査される。

電気学会・高速電力線通信システムとＥＭＣ調査専門委員会、「高速電力線通信システム（ＰＬＣ）とＥＭＣ」、第１版、株式会社オーム社、平成１９年１１月２０日、ｐ．８９−９１

車両が電力線を介して充電スタンドと通信した場合、通信プロトコルを変換する変換器若しくは通信器等の車載通信機器の違いによって大きさが異なるコモンモード電流が流れる。妨害波の強度は、コモンモード電流の変化と共に変化する。

このため、車両が充電スタンドと信号の送受信を行っている間に強度が許容範囲を超える妨害波が発生する虞がある。従って、車載通信機器に接続された電力線から発生する妨害波の強度を検査し、妨害波の強度が許容範囲内にある車載通信機器を選別しなければならない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線から発生する妨害波の強度を検査することができ、妨害波の強度が許容範囲内にある車載通信機器を選別することができる検査方法及び検査装置を提供することにある。

本発明に係る検査方法は、車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線から発生し、外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができる方法であって、前記強度に係る値を計測し、計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする。

本発明に係る検査方法は、前記計測値に基づく値は、所定時間内に計測した前記計測値におけるピーク値、準尖頭値又は平均値であることを特徴とする。

本発明に係る検査方法は、前記強度に係る値を計測する位置及び前記許容範囲はＣＩＳＰＲ規格に準拠することを特徴とする。

本発明に係る検査方法は、前記強度に係る値は前記電力線を流れる電流の大きさであることを特徴とする。

本発明に係る検査装置は、車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線に着脱可能に接続し、該電力線から発生して外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができる検査装置であって、前記強度に係る値を計測する計測手段と、計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線から発生する妨害波の強度に係る値を計測し、計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定する。計測値に基づく値が許容範囲内にない場合に、メッセージの表示又は警告音の発生等の動作によってその旨を使用者に報知する。
これにより、電力線から発生する妨害波の強度を検査することができ、妨害波の強度が許容範囲内にある車載通信機器を選別することができる。

本発明にあっては、計測値に基づく値は所定時間内に計測した計測値におけるピーク値、準尖頭値又は平均値である。これにより、強度が許容範囲を超える妨害波が発生しているか否かが正確に判定される。

本発明にあっては、強度に係る値を計測する位置及び許容範囲はＣＩＳＰＲ規格に準拠する。
これにより、国際標準規格であるＣＩＳＰＲ規格に準拠した検査が行われる。

本発明にあっては、強度に係る値は、電力線を流れる電流の大きさである。電流の大きさは妨害波の強度に比例するので、電流の大きさから妨害波の強度が容易に推定される。

本発明によれば、車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線から発生する妨害波の強度を検査することができ、妨害波の強度が許容範囲内にある車載通信機器を選別することができる。

実施の形態に係る検査装置による検査の実施状態を示すブロック図である。 計測部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。 妨害波の発生メカニズムを説明するための説明図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、実施の形態に係る検査装置による検査の実施状態を示すブロック図である。
検査装置１による検査は、車両が充電スタンドによって給電される状態を模擬した状態で実施される。検査装置１による検査では、検査装置１の他に、接続部２０、ＰＬＣ（Power Line Communication）ユニット２１、通信部２２、ＡＭＮ（擬似電源回路網；Artificial Mains Network）２３及びバッテリ２４が使用される。

接続部２０は検査装置１に着脱可能に接続する。ＰＬＣユニット２１は接続部２０及びＡＭＮ２３に電力線３，３によって接続され、通信部２２にＣＡＮ（Control Area Network）用の通信線４によって接続されている。通信部２２はＰＬＣユニット２１の他にＡＭＮ２３に電力線３によって接続されている。ＡＭＮ２３は、ＰＬＣユニット２１及び通信部２２の他に、バッテリ２４に電力線３によって接続されている。

また、ＰＬＣユニット２１及び通信部２２は、基台２５に載せられ、接地面から離れている。ＰＬＣユニット２１、通信部２２、ＡＭＮ２３及びバッテリ２４は車両内の通信機器を模擬している。

検査装置１は、接続部２０に接続した場合、例えば、実効電圧２３０ボルトの交流電圧の波形に、電力線通信用のプロトコルに従った通信信号を重畳した信号をＰＬＣユニット２１に送信し、ＰＬＣユニット２１から通信信号を受信する。このとき、電力線３から船舶・航空機通信、短波放送、アマチュア無線、電波天文観測等の無線通信システムの通信を妨害する妨害波が発生する。

検査装置１は、妨害波の強度に係る値、即ち電力線３に流れる電流の大きさ（電流値）を所定時間に亘って計測する。検査装置１は、計測した電流値から計測値に基づく値としてピーク値、準尖頭値又は平均値を算出し、算出した計測値に基づく値（ピーク値、準尖頭値又は平均値）を表示する。更に、計測値に基づく値が許容範囲内にない場合、許容範囲を超える強度の妨害波が電力線３から発生している旨を表示する。

ＰＬＣユニット２１は、交流電圧の波形に電力線通信用のプロトコルに従った通信信号が重畳された信号を、接続部２０を介して、検査装置１から受信する。ＰＬＣユニット２１は、特定の周波数帯に属する電流のみを通過させるフィルタを用いて、受信した信号を交流電圧の波形と通信信号とに分離する。

ＰＬＣユニット２１は、分離した通信信号のプロトコルを電力線通信用のプロトコルからＣＡＮプロトコルに変換し、プロトコルを変換した通信信号を、通信線４を介して通信部２２に与える。また、ＰＬＣユニット２１は、通信部２２からＣＡＮプロトコルに従った通信信号を受け付け、通信信号のプロトコルをＣＡＮプロトコルから電力線通信用のプロトコルに変換し、プロトコルを変換した通信信号を、接続部２０を介して検査装置１に送信する。また、ＰＬＣユニット２１はＡＭＮ２３を介してバッテリ２４から給電される。

通信部２２は、ＰＬＣユニット２１からＣＡＮプロトコルに従った通信信号を受け付ける。また、通信部２２は、ＰＬＣユニット２１にＣＡＮプロトコルに従った通信信号を与えることによって、検査装置１と通信する。更に、通信部２２は、ＡＭＮ２３を介してバッテリ２４から給電される。

ＡＭＮ２３は、ＰＬＣユニット２１、通信部２２及びＡＭＮ２３を接続する電力線３において、ＰＬＣユニット２１及び通信部２２から見たインピーダンスを安定にする。これにより、バッテリ２４からＰＬＣユニット２１及び通信部２２に安定した電力が供給される。
バッテリ２４は、ＡＭＮ２３を介して、ＰＬＣユニット２１及び通信部２２夫々に例えば１２ボルトの直流電圧を与えて給電する。

次に検査装置１の構成を説明する。検査装置１は、接続部１０、ＩＳＮ（インピーダンス安定化回路網；Impedance Stabilization Network）１１、交流電源１２、通信部１３、ＡＭＮ１４、バッテリ１５、計測部１６、表示部１７及び電流プローブ１８を備える。

接続部１０は、接続部２０に着脱可能に接続される。ＩＳＮ１１は、接続部１０及び交流電源１２に電力線３，３によって接続されている。通信部１３は、ＩＳＮ１１及び交流電源１２間の接続ノードに、電力線３によって接続されている。ＡＭＮ１４は通信部１３及びバッテリ１５に電力線３，３によって接続されている。通信部１３、ＡＭＮ１４及びバッテリ１５は充電スタンド内の通信機器を模擬している。
電流プローブ１８は環状部分を有しており、環状部分を接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３が挿通している。計測部１６は表示部１７及び電流プローブ１８に接続している。通信部１３は基台１９に載せられ、接地面から離れている。

ＩＳＮ１１は、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３において、接続部１０から見た電力線３のインピーダンスを安定にする。
交流電源１２は、接続部１０，２０及びＩＳＮ１１を介して、ＰＬＣユニット２１に例えば実効電圧２３０ボルトの交流電圧を与える。交流電源１２が与える交流電圧の周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ等の周波数である。

通信部１３は、通信部２２と通信するため、電力線通信用のプロトコルに従った通信信号を、接続部１０，２０及びＩＳＮ１１を介してＰＬＣユニット２１に送信する。このとき、ＰＬＣユニット２１には交流電源１２が出力した交流電圧の波形に通信部１３が出力した通信信号を重畳した信号が送信される。通信部１３は、ＰＬＣユニット２１から、接続部１０，２０及びＩＳＮ１１を介して通信信号を受信する。通信部１３が送受信する通信信号の周波数帯は１．７０５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚである。また、通信部１３はＡＭＮ１４を介してバッテリ１５から給電される。

ＡＭＮ１４は、通信部１３及びＡＭＮ１４を接続している電力線３において、通信部１３から見たインピーダンスを安定にする。これにより、バッテリ１５から通信部１３に安定した電力が供給される。
バッテリ１５は、例えば１２ボルトの直流電圧を、ＡＭＮ１４を介して通信部１３に与えて給電する。

計測部１６は、電流プローブ１８から電圧を与えられ、既知の比率を用いて、与えられた電圧から接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３に流れる周波数帯１．７０５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの電流の大きさを所定時間に亘って計測する。計測部１６は、計測した電流値から計測値に基づく値を算出し、算出した計測値に基づく値を示す計測値信号を表示部１７に出力する。

計測部１６は、ＣＩＳＰＲ規格によって定められた許容範囲を予め記憶しており、計測値に基づく値が予め記憶している許容範囲内にあるか否かを判定する。計測部１６は、計測値に基づく値が許容範囲内にない場合に、強度が許容範囲を超える妨害波が発生している旨を報知する報知信号を更に表示部１７に出力する。このとき、交流電源１２が与える交流電圧の周波数は、計測部１６が計測する電流の周波数帯から外れているため、計測部１６が、交流電源１２が与える交流電圧に関する電流を計測することはない。
なお、計測部１６は特許請求の範囲における計測手段及び判定手段に該当する。

表示部１７は、計測部１６に接続されており、計測部１６から計測値信号及び報知信号を受け付ける。表示部１７は、計測値信号を受け付けた場合、計測値信号が示す計測値に基づく値を表示する。表示部１７は、更に、報知信号を受け付けた場合、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３から強度が許容範囲を超える妨害波が発生している旨のメッセージを表示する。

なお、表示部１７は、強度が許容範囲を超える妨害波が発生している旨を使用者に報知する方法は、メッセージの表示に限定されない。表示部１７は、画面を赤くすること又は警告音を発生することによって、強度が許容範囲を超える妨害波が発生している旨を使用者に報知してもよい。

電流プローブ１８は計測部１６に接続され、電流プローブ１８の環状部分には接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３が挿通している。電力線３に電流が流れた場合、電力線３の周りに磁界が発生する。電流プローブ１８は磁界によって発生する電圧を検出し、検出した電圧を計測部１６に与える。既知の比率を用いて、電流プローブ１８によって検出された電圧から電力線３を流れる電流の大きさが計測される。

電流プローブ１８の環状部分が配置される位置、即ち計測部１６が電流値を計測する位置は、ＣＩＳＰＲ規格によって定められた位置である。計測部１６が電流値を計測する位置は、例えば、基台２５の高さが４０センチメートルであり、かつＰＬＣユニット２１及びＩＳＮ１１が左右方向に８０センチメートル離れている状態で、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３において、ＩＳＮ１１から１０センチメートル離れた位置である。

計測部１６が電流値を計測する位置及び予め記憶している許容範囲はＣＩＳＰＲ規格に準拠している。このため、検査装置１は、国際標準規格に準拠した検査を行うことができる。
なお、計測部１６が電流値を計測する位置は、ＣＩＳＰＲ規格によって定められた位置に限定されない。

通信部１３が通信部２２と通信する場合、通信部１３とＰＬＣユニット２１との間で電力線通信が行われる。通信部１３及びＰＬＣユニット２１は共通の接地面に接続されている。通常、電力線３を構成する２本線において、一方の線及びＧＮＤの間のインピーダンスは、他方の線及びＧＮＤの間のインピーダンスと異なる。

このため、通信部１３及びＰＬＣユニット２１が電力線通信を行っている間、通信部１３及びＰＬＣユニット２１の間に設けられている電力線３，３，３並びに接地面をコモンモード電流が還流する。コモンモード電流が還流することによって妨害波が電力線３，３，３から発生する。妨害波の強度は通信部１３及びＰＬＣユニット２１の間に設けられている電力線３，３，３に流れる電流（コモンモード電流）に比例する。従って、計測部１６は、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３に流れる電流を計測することによって、電流値から妨害波の強度を容易に推定することができる。

次に、計測部１６が実行する動作の手順を説明する。図２は、計測部１６が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
計測部１６は、電流プローブ１８を用いて、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３を流れる周波数帯１．７０５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの電流を検出したか否かを判定する（ステップＳ１）。計測部１６は、電流プローブ１８から電圧を与えられた場合に電流を検出したと判定し、電流プローブ１８から電圧を与えられなかった場合に電流を検出しなかったと判定する。計測部１６は、電流を検出しなかったと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す。

計測部１６は、電流を検出したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、周波数帯１．７０５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの電流の大きさ（電流値）を所定時間に亘って計測する（ステップＳ２）。
計測部１６は、ステップＳ２で計測した電流値から計測値に基づく値を算出する（ステップＳ３）。

次に、計測部１６は、ステップＳ３で求めた計測値に基づく値を示す計測値信号を表示部１７に出力する（ステップＳ４）。これにより、表示部１７に計測値信号が示す計測値に基づく値が表示される。計測部１６は、ステップＳ３で電流値から計測値に基づく値、即ちピーク値、準尖頭値又は平均値を算出することによって、ステップＳ４で強度が許容範囲を超える妨害波が発生しているか否かを正確に判定することができる。

次に、計測部１６は、ステップＳ３で求めた計測値に基づく値が、予め記憶している許容範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ５）。
計測部１６は、計測値に基づく値が許容範囲内にあると判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、動作を終了する。

計測部１６は、計測値に基づく値が許容範囲内にないと判定した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、強度が許容範囲を超える妨害波が発生しているとして、報知信号を表示部１７に出力する（ステップＳ６）。これにより、表示部１７に強度が許容範囲を超える妨害波が発生している旨が表示され、その旨が使用者に報知される。
計測部１６は、ステップＳ６を実行した後、動作を終了する。

計測部１６がステップＳ１からＳ６の動作を行うことによって、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３から発生する妨害波の強度を検査することができる。また、強度が許容範囲を超える妨害波が電力線３から発生しているか否かが表示部１７に表示される。使用者は、表示部１７に表示される計測値に基づく値及びメッセージを確認することによって、ＰＬＣユニット２１又は通信部２２が、電力線３から発生する妨害波の強度が許容範囲内である車載通信機器であるか否かを選別することができる。

なお、妨害波の強度の検査に用いる規格はＣＩＳＰＲ規格に限定されない。妨害波の強度の検査に用いる規格は、ＨＰＡ（Home Plug Powerline Alliance）、ＵＰＡ（Universal Powerline Association）、ＯＰＥＲＡ(Open PLC European Research Alliance)等の標準化機関が定める規格でもよい。

なお、通信部２２が送受信する通信信号のプロトコルはＣＡＮプロトコルに限定されず、例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）に対応したプロトコルでもよい。この場合、通信線４はＬＩＮ用の通信線である。

なお、計測部１６が計測する電流の周波数帯は１．７０５ＭＨｚ〜３０ＭＨｚに限定されない。また、接続部１０及びＩＳＮ１１を接続している電力線３において、計測部１６が計測する妨害波の強度に係る値は電流値に限定されず、電圧値又は電力値等の値でも良い。

開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 検査装置
１６ 計測部（計測手段、判定手段）
３ 電力線

Claims (5)

1. 車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線から発生し、外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができる方法であって、
   前記強度に係る値を計測し、
   計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定すること
   を特徴とする検査方法。
2. 前記計測値に基づく値は、所定時間内に計測した前記計測値におけるピーク値、準尖頭値又は平均値であること
   を特徴とする請求項１に記載の検査方法。
3. 前記強度に係る値を計測する位置及び前記許容範囲はＣＩＳＰＲ規格に準拠すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の検査方法。
4. 前記強度に係る値は前記電力線を流れる電流の大きさであること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の検査方法。
5. 車両への給電と信号の送受信とが行われる電力線に着脱可能に接続し、該電力線から発生して外部の通信を妨害する妨害波の強度を検査することができる検査装置であって、
   前記強度に係る値を計測する計測手段と、
   計測値に基づく値が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と
   を備えること
   を特徴とする検査装置。

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