JP2012257127A - 充電通信装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電スタンドと、該充電スタンドに接続される車両との組合せによらず、充電中のノイズ環境下でも安定して通信を可能とする充電通信装置および方法を提供する。
【解決手段】車両適合時や出荷時に車両１０のノイズ情報を計測し、計測・取得した車両１０のノイズ情報を通信モジュール１３内の記憶手段（図示せず）に格納しておく。充電前は、充電器１２は動作しておらず、通信路（線路１１，充電ケーブル２０，線路３１などを含む）のノイズ状態は比較的良好であるため、車両側システム１０は自車に保持されたノイズ情報を読み出し、該読み出したノイズ情報をスタンド側システム３０に送信し、両システム間でノイズ情報を交換して、ノイズ情報が重畳されない信号帯域を使用して通信設定を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、充電スタンドと車両とを充電ケーブルで接続し、充電ケーブルを介した車両と充電スタンド間の通信を可能とする充電通信装置および方法に関する。

従来、車両(例.電気自動車(EV))に搭載されたバッテリに充電するために充電スタンドと車両とを充電ケーブルで接続し、充電ケーブルを介した車両と充電スタンド間の通信を確立して通信を行う通信方式(以下、充電通信と称する)がいろいろと検討されているところである。車両と充電スタンド間での通信方式として、PLC(Power Line Communications：電力線通信）方式を利用するためのG3規格（ITU-TS(国際電気通信連合・電気通信標準化セクタ)のGroup 3 で標準技術として勧告されたPLC通信規格)では、トーンマスク、アダプティブトーンマッピングという技術が知られており、OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式)信号のサブキャリアを選択することで通信品質を確保することができるようになっている。PLC のG3規格についての詳細が知りたければ、次に示されるホームページを参照されたい。

http://japan.maxim-ic.com/products/powerline/g3-plc/
次に、トーンマスク、アダプティブトーンマッピングについて説明すると、まずトーンマスクは、予め使用するOFDM信号のサブキャリアを指定する方法であり、またアダプティブトーンマッピングは、相手局と通信することにより通信路の状態を推定し、使用するOFDM信号のサブキャリアを動的に選択する方法である。

これらのトーンマスク、アダプティブトーンマッピングという技術を車両と充電スタンド間での通信に利用しようとした場合の課題は、ノイズの状態は車両ごとに異なる可能性があるため、トーンマスクのような技法は使用できない。また車両によっては充電中のノイズが非常に大きく、通信できなくなる可能性があり、通信できることを前提としたアダプティブトーンマッピングのような技法は使用できない。

また下記特許文献１には、商用電源側へノイズを漏洩させにくくするために、商用電源側のコンセントと充電器の間に設けられ、充電器が充電中に発生するコモンモードノイズを除去する第一の回路と、ノーマルモードノイズを除去する第二の回路から構成される車両側システムの雑音信号抑制回路を備え、充電器が稼動中でも、PLC通信信号と干渉する周波数帯のノイズを抑制し、車載PLC端末が宅内PLC端末との間で通信可能とする車両用充電装置が記載されている。

特開２０１１−９９８５号公報

充電通信においては、充電スタンドと、該充電スタンドに接続される車両との組合せによらず、充電中のノイズ環境下でも通信できるようにする必要がある。
上述した従来のトーンマスクのような技法はノイズの状態は車両ごとに異なる可能性があるため使用できず、また従来のアダプティブトーンマッピングのような技法は車両によって充電中のノイズが非常に大きくなり通信できなくなる可能性があるので必ずしも使用できないという問題点がある。

そこで本発明は、充電スタンドと、該充電スタンドに接続される車両との組合せによらず、充電中のノイズ環境下でも安定して通信を可能とする充電通信装置および方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、車両ごとに計測されたノイズ情報を記憶する記憶手段と、充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、を有することを特徴とする。

そして本発明の第１の態様は、前記記憶手段である前記車両に設置された記憶手段と、充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、を有することを特徴とする。

また本発明の第２の態様は、前記記憶手段であるユーザのＩＤカードと、前記車両内に設置され、前記車両内に設置され、前記ユーザのＩＤカードを挿入して前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報を読み出すＩＤカード読み取り手段と、前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報を前記ＩＤカード読み取り手段より読み出し、読み出した前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、を有することを特徴とする。

また本発明の第３の態様は、前記充電スタンドの通信手段に接続する前記記憶手段である外部サーバと、前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記車両情報を前記充電スタンドの通信手段を介して前記外部サーバに送信し、前記外部サーバから前記車両情報に基づく前記車両の前記ノイズ情報を前記充電スタンドの通信手段を介して受信し、前記受信した前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、を有することを特徴とする。

本発明及び本発明の第１の態様によれば、車両とスタンド間でノイズ情報を事前に交換することで、劣悪なノイズ環境でも充電通信を行うことができるようになる。
また本発明の第２の態様によれば、ＩＤカードを持っていないと充電通信が成立しないため、セキュリティの向上（例えば、充電開始後に通信が途絶したら、充電停止させるなど）が期待できる効果がある。

また本発明の第３の態様によれば、車種ごとのノイズ情報をサーバ内のメモリに格納しておき、車両ごとにノイズ情報を持つためのメモリを低減でき、また車両ごとにノイズ情報を把握して保持する必要がないため、出荷検査等の作業を低減できる。

本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置における車両側システムの構成の一例を示す図（第１実施例）である。 本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置におけるノイズ情報の取得方法を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置における車両側システム及びスタンド側システム間の充電時の構成を示す図である。 図３に示した第１実施例の動作シーケンスを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る充電通信装置における車両側システムの構成を示す図（第２実施例）である。 図５に示した第２実施例の動作シーケンスを示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る充電通信装置における車両側システム及びスタンド側システム間の充電時の構成を示す図（第３実施例）である。 図７に示した第３実施例の動作シーケンスを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
［実施形態１］
本発明にかかる充電通信装置の概要をまず説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置における車両側システムの構成の一例を示す図（第１実施例）で、また図２は、本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置におけるノイズ情報の取得方法を説明する図であり、いずれも上述したようなOFDM方式による通信を行うことを前提とするものである。図１では車両側システムの構成についてだけ示しているが、この車両側システムに対峙するスタンド側システムの構成は後述する。また図２では、ノイズレベルを縦軸に、周波数を横軸にとり、当該車両におけるノイズレベルをOFDM方式で用いる周波数帯域近傍で採取してノイズ情報としたものである。急峻な値を示す周波数は充電通信を設定する際の周波数から除外されることになる。

図１に示す車両側システム１０は、充電ケーブル（図示せず）に接続する線路１１に充電器１２が接続され、これと並列に通信モジュール１３が接続されている。また通信モジュール１３には車両の電子制御を実施するＥＣＵ(Electronic Control Unit)１４がＣＡＮ(Controller Area Network)等により接続され、該ＥＣＵ１４と通信モジュール１３間で適宜制御情報などの情報(データを含む)が遣り取りされる構成になっている。

そして図１に示す本発明に係る充電通信装置では、車両適合時や出荷時に車両１０のノイズ情報を計測し、計測・取得した車両側システム１０のノイズ情報を通信モジュール１３内の記憶手段（図示せず）に格納しておく。すなわち、図１の構成において、車両適合時や出荷時に図２に示すように、使用するOFDM方式における信号帯域内のノイズ情報（ピーク周波数、ピークレベル）を取得する。ここでノイズの要因は、充電器等のスイッチングノイズなどを想定している。なお、取得したノイズ情報を、図１に示した通信モジュール１３とＣＡＮ等で接続される別のＥＣＵ (図示せず)のメモリに記憶してもよい。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る充電通信装置における車両側システム及びスタンド側システム間の充電時の構成を示す図である。図３において、充電時には充電ケーブル２０で車両側システム１０とスタンド側システム３０が接続される。充電前は、充電器１２は動作しておらず、通信路（線路１１，充電ケーブル２０，線路３１などを含む）のノイズ状態は比較的良好であるため、車両側システム１０とスタンド側システム３０間で通信接続処理を行い、通信可能な状態とする。車両側システム１０とスタンド側システム３０間で通信接続処理は、車両側の通信モジュール１３とスタンド側の通信モジュール３３とにおける接続処理シーケンス（プロトコル）を通じて行うことができる。

図４は、図３に示した第１実施例の動作シーケンスを示す図である。図４の動作シーケンスにおいて、互いに起動されている車両側システム１０の通信モジュール１３とスタンド側システム３０の通信モジュール３３との間において、接続処理シーケンス（プロトコル）を通じて通信接続して、接続の完了を互いに認識する。次いで、車両側システム１０の通信モジュール１３は、通信モジュール１３内の記憶手段に記憶しているノイズ情報を基にサブキャリアや送信レベル（以降、“通信設定情報”という）を決める。この決定に際し、図２に示した信号帯域でノイズが高い値を示す周波数を避けたうえで利用可能な周波数が選択されて通信設定情報が決定されることはいうまでもない。

そして充電器１２が動作する前（充電器停止中）に、車両側システム１０の通信モジュール１３が決定した通信設定情報をスタンド側システム３０の通信モジュール３３に送信する。その後、両通信モジュールは前記通信設定情報に従って通信設定を行う。通信設定情報による通信設定が終了した段階で、車両側システム１０の通信モジュール１３は充電器１２に充電を許可する信号を通知する。この通知には上述したＣＡＮなどの通信を利用することができる。充電器１２は充電許可の通知を受けてから任意のタイミングで充電を開始することができる。なお充電許可の発行タイミングは、充電通信開始前でも良いし、充電通信で認証等を行ってから発行してもよい。そうして車両、スタンドの各システム１０，３０共に、共通の通信設定によって充電通信を行うことにより、充電器１２が動作しても該充電器１２から発生されるノイズに邪魔されずに通信可能となる。

このように本発明の第１の実施例によれば、車両とスタンド間でノイズ情報を事前に交換することで、劣悪なノイズ環境でも充電通信を行うことができるようになる。
［実施形態２］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る充電通信装置における車両側システムの構成を示す図（第２実施例）である。また図６は、図５に示した第２実施例の動作シーケンスを示す図である。図５および図６において、図２と同様の方法で取得した車両のノイズ情報をユーザのＩＤカード５０に記憶させておく。一方、車両側システム１０は、充電ケーブル（図示せず）に接続する線路１１に充電器１２が接続され、これと並列に通信モジュール１３が接続されている。また通信モジュール１３にはカードリーダ・ライタ１５が接続され、該カードリーダ・ライタ１５に挿入された上記ＩＤカード５０に記憶されたノイズ情報をカードリーダ・ライタ１５が読取れるよう構成されている。

図６の動作シーケンスに示されるように、互いに起動されている車両側システム１０の通信モジュール１３とスタンド側システム３０の通信モジュール３３との間において、接続処理シーケンス（プロトコル）を通じて通信接続して、接続の完了を互いに認識する。その一方、充電前（充電器停止中）にユーザがＩＤカード５０をカードリーダ・ライタ１５に挿入し、該カードリーダ・ライタ１５では挿入されたＩＤカード５０に記憶されたノイズ情報の読出しを行っておく。そして車両側システム１０の通信モジュール１３とスタンド側システム３０の通信モジュール３３との間の通信接続が完了した段階で通信モジュール１３はカードリーダ・ライタ１５に対して読取った前記ＩＤカード５０に記憶されたノイズ情報を送信するようノイズ情報要求を行う。これに応答してカードリーダ・ライタ１５は読出してある前記ＩＤカード５０に記憶されたノイズ情報を通信モジュール１３に送信する。通信モジュール１３は、受信したノイズ情報を基にサブキャリアや送信レベル（通信設定情報）を決める。そして充電器１２が動作する前（充電器停止中）に、車両側システム１０の通信モジュール１３が決定した通信設定情報をスタンド側システム３０の通信モジュール３３に送信する。その後、両通信モジュールは前記通信設定情報に従って通信設定を行う。

通信設定情報による通信設定が終了した段階で、車両側システム１０の通信モジュール１３は充電器１２に充電を許可する信号を通知する。この通知には上述したＣＡＮなどの通信を利用することができる。充電器１２は充電許可の通知を受けてから任意のタイミングで充電を開始することができる。なお充電許可の発行タイミングは、充電通信開始前でも良いし、充電通信で認証等を行ってから発行してもよい。そうして車両、スタンドの各システム１０，３０共に、共通の通信設定によって充電通信を行うことにより、充電器１２が動作しても該充電器１２から発生されるノイズに邪魔されずに通信可能となる。

このように本発明の第２実施例によれば、ＩＤカードを持っていないと充電通信が成立しないため、セキュリティの向上（例えば、充電開始後に通信が途絶したら、充電停止させるなど）が期待できる。
［実施形態３］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る充電通信装置における車両側システム及びスタンド側システム間の充電時の構成を示す図（第３実施例）である。また図８は、図７に示した第３実施例の動作シーケンスを示す図である。図７および図８において、図２と同様の方法で取得した車両のノイズ情報を、スタンド側システム３０の通信モジュール３３につながるサーバ６０内の記憶手段(図示せず)に車種毎に記憶させておく。一方、車両側システム１０は、上記第１の実施例と同様に、充電ケーブル（図示せず）に接続する線路１１に充電器１２が接続され、これと並列に通信モジュール１３が接続されている。また通信モジュール１３には車両(図示せず)の電子制御を実施するＥＣＵ１４が接続され、該ＥＣＵ１４と通信モジュール１３間で適宜制御情報などの情報(データを含む)が遣り取りされる構成になっている。

図８の動作シーケンスに示されるように、互いに起動されている車両側システム１０の通信モジュール１３とスタンド側システム３０の通信モジュール３３との間において、接続処理シーケンス（プロトコル）を通じて通信接続して、接続の完了を互いに認識する。接続が完了した後、車両側システム１０の通信モジュール１３から車種コードなどの車種情報をスタンド側システム３０の通信モジュール３３に送信する。車種情報を受信したスタンド側システム３０の通信モジュール３３は、車種情報をサーバ６０に送信する。サーバ６０は受信した車種情報を基にサーバ６０の記憶手段(図示せず)に記憶されたノイズ情報を読み出す。そしてサーバ６０は読み出した該当車種のノイズ情報をスタンド側システム３０の通信モジュール３３に送信する。充電器１２が動作する前にスタンド側システム３０の通信モジュール３３は該当車種のノイズ情報を基に通信設定情報を生成して車両側システム１０の通信モジュール１３に送信する。その後、両通信モジュールは前記通信設定情報に従って通信設定を行う。

通信設定情報による通信設定が終了した段階で、車両側システム１０の通信モジュール１３は充電器１２に充電を許可する信号を通知する。この通知には上述したＣＡＮなどの通信を利用することができる。充電器１２は充電許可の通知を受けてから任意のタイミングで充電を開始することができる。なお充電許可の発行タイミングは、充電通信開始前でも良いし、充電通信で認証等を行ってから発行してもよい。そうして車両、スタンドの各システム１０，３０共に、共通の通信設定によって充電通信を行うことにより、充電器１２が動作しても該充電器１２から発生されるノイズに邪魔されずに通信可能となる。

このように本発明の第３の実施例によれば、車種ごとのノイズ情報をサーバ内のメモリに格納しておき、車両ごとにノイズ情報を持つためのメモリを低減でき、また車両ごとにノイズ情報を把握して保持する必要がないため、出荷検査等の作業を低減できる。

１０ 車両側システム
１１ 線路
１２ 充電器
１３ 通信モジュール(車両側)
１４ ＥＣＵ
１５ カードリーダ・ライタ
２０ 充電ケーブル
３０ スタンド側システム
３１ 線路
３２ 制御部
３３ 通信モジュール(スタンド側)
４０ 線路
５０ ユーザＩＤカード
６０ サーバ

Claims (8)

1. 車両ごとに計測されたノイズ情報を記憶する記憶手段と、
   充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、
   を有する充電通信装置。
2. 前記記憶手段である前記車両に設置された記憶手段と、
   充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、
   を有する請求項１に記載の充電通信装置。
3. 前記記憶手段であるユーザのＩＤカードと、
   前記車両内に設置され、前記ユーザのＩＤカードを挿入して前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報を読み出すＩＤカード読み取り手段と、
   前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報を前記ＩＤカード読み取り手段より読み出し、読み出した前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、
   を有する請求項１に記載の充電通信装置。
4. 前記充電スタンドの通信手段に接続する前記記憶手段である外部サーバと、
   前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記車両情報を前記充電スタンドの通信手段を介して前記外部サーバに送信し、前記外部サーバから前記車両情報に基づく前記車両の前記ノイズ情報を前記充電スタンドの通信手段を介して受信し、前記受信した前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する前記車両の通信手段と、
   を有する請求項１に記載の充電通信装置
5. 車両ごとに計測されたノイズ情報を記憶手段に記憶する過程と、
   車両の通信手段は充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にして、ノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行う過程と、
   前記車両の通信手段が前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する過程と、
   を含む充電通信方法。
6. 前記記憶する過程が前記車両内に設置された記憶手段に記憶する過程と、
   車両の通信手段は充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記記憶手段に記憶された前記ノイズ情報を基にして、ノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行う過程と、
   前記車両の通信手段が前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する過程と、
   を含む請求項５に記載の充電通信方法。
7. 前記記憶する過程がユーザのＩＤカードに記憶する過程と、
   前記車両の通信手段は前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記ユーザのＩＤカードを挿入して前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報をＩＤカード読み取り手段より読み出す過程と、
   前記カードリーダで読み出した前記ユーザのＩＤカードに記憶された前記ノイズ情報を基にしてノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行う過程と、
   前記車両の通信手段が前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する過程と、
   を含む請求項５に記載の充電通信方法。
8. 前記記憶する過程が前記充電スタンドに接続される外部サーバに記憶する過程と、
   前記車両の通信手段は前記充電スタンドと通信接続して充電通信の設定を行う際に、前記車両の通信手段から車両情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する過程と、
   前記充電スタンドの通信手段が受信した前記車両情報を前記サーバに送信する過程と、
   前記サーバは受信した前記車両情報を基に前記サーバに記憶されている前記ノイズ情報を読み出す過程と、
   該読み出した前記ノイズ情報を前記充電スタンドの通信手段に送
   信する過程と、
   前記充電スタンドの通信手段は送信された前記車両のノイズ情報を基に通信設定の情報を生成して前記車両の通信手段に送信する過程と、
   前記車両の通信手段が生成された前記通信設定の情報を基にノイズが重畳されない信号帯域を使用するように通信設定を行い、前記通信設定の情報を前記充電スタンドの通信手段に送信する過程と、
   を含む請求項５に記載の充電通信方法。

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