JP2013236479A - 給電装置と充電装置、給電方法および給電プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】スペクトル拡散方式を用いた非接触電力通信を行う給電装置と充電装置、給電方法と充電方法および給電プログラムと充電プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】充電装置に送信する第１の情報を変調して第１の重畳信号を生成し、電力信号に重畳して充電装置に送信する送信部と、電力信号に重畳して充電装置から送信される第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号から第２の変調信号を抽出し、抽出された第２の変調信号を復調して第２の情報を抽出する受信部と、充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第１の重畳信号を送信する送信期間と第２の重畳信号を受信する受信期間を求め、送信期間を送信部に通知して第１の重畳信号の送信タイミングを調整させ、受信期間を受信部に通知して第２の重畳信号の受信タイミングを調整させる調整部と、を有する給電装置である。
【選択図】図４

Description

非接触で充電を行う給電装置と充電装置、給電方法および給電プログラムに関する。

近年、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などが急速に発展しており、これらの車両の充電を行う給電装置の普及が見込まれる。充電の方法として、給電装置と車両に設けられる充電装置とを充電ケーブルで接続する接触充電と、共鳴コイルなどを使用して非接触で電力を伝送する非接触充電がある。非接触充電において、車両固有の情報（例えばバッテリの充電状態を示す情報ＳＯＣ（state of charge））の通知や車両の認証などを、給電装置と充電装置との間で双方向通信を用いて行うことが想定される。

関連する技術として特許文献１〜３が開示されているが、非接触充電の場合に、双方向通信をする場合には、給電装置とは別に無線通信装置が必要となるため、装置として煩雑になるという問題がある。

特開２０１０−０７３９７６号公報 特開２０１０−０６８６５７号公報 特開２０１０−０６８６３２号公報

本発明は、上記問題を考慮してなされたもので、充電中でも電力信号の影響を抑制しつつ簡素な構成で非接触電力通信を行う給電装置と充電装置、給電方法と充電方法および給電プログラムと充電プログラムを提供することを目的とする。

本実施の態様のひとつである給電装置は、給電部、送信部、受信部、調整部を有する。
給電部は、充電装置に非接触で電力信号送電する。送信部は、充電装置に送信する第１の情報を変調して第１の変調信号を生成し、第１の変調信号を電力信号に重畳して前記充電装置に送信する。受信部は、電力信号に重畳して充電装置から送信される第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号から第２の変調信号を抽出し、抽出された第２の変調信号を復調して第２の情報を抽出する。調整部は、充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第１の重畳信号を送信する送信期間と第２の重畳信号を受信する受信期間を求める。続いて、送信期間を送信部に通知して第１の重畳信号の送信タイミングを調整させ、受信期間を受信部に通知して第２の重畳信号の受信タイミングを調整させる。

本実施の他の態様のひとつである充電装置は、給電部、送信部、受信部、調整部を有する。充電部は、給電装置から送電される電力信号を非接触で受電し、受電した電力をバッテリに充電する。送信部は、給電装置に送信する第３の情報を変調して第３の変調信号を生成し、電力信号に重畳して給電装置に送信する。受信部は、電力信号に重畳して給電装置から送信される第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号から第４の変調信号を抽出し、抽出された第４の変調信号を復調して第４の情報を抽出する。調整部は、給電装置から非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第３の重畳信号を送信する送信期間と第４の重畳信号を受信する受信期間を求める。続いて、送信期間を送信部に通知して第３の重畳信号の送信タイミングを調整させ、受信期間を受信部に通知して第４の重畳信号の受信タイミングを調整させる。

実施の形態によれば、充電中でも電力信号の影響を抑制しつつ簡素な構成で非接触電力通信を行うことができるという効果を奏する。

チャージステーションの一実施例を示す図である。 給電装置と車両の関係を示す図である。 複数の給電装置とサーバとの関係を示す図である。 給電装置の一実施例を示す図である。 充電装置の一実施例を示す図である。 給電装置および充電装置のそれぞれの制御装置とサーバのハードウェアの一実施例を示す図である。 給電装置と充電装置がそれぞれ有する送信部、受信部、調整部の一実施例を示す図である。 給電装置および充電装置の送信系の動作の一実施例を示すフロー図である。 給電中の重畳信号の送信の一実施例を示す図である。 給電中でないときの重畳信号の送信の一実施例を示す図である。 給電装置および充電装置の受信系の動作の一実施例を示すフロー図である。 給電中の重畳信号の受信の一実施例を示す図である。 給電中でないときの重畳信号の受信の一実施例を示す図である。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
図１は、チャージステーションの一実施例を示す図である。図１に示すチャージステーション１には、車両を駐車するための駐車エリア２ａ〜２ｄがあり、駐車エリア２ａ〜２ｄそれぞれには後述する給電装置７ａ〜７ｄが配置されている。給電装置７ａ〜７ｄは、車両５へ給電する際に送電に関する制御などを行う給電制御部３ａ〜３ｄと、電力を車両５側に送電するための給電部４ａ〜４ｄを有する。

ただし、給電装置７の設置はチャージステーションに限定されるものではなく、家庭の駐車場などに設置してもよい。
図２は、給電装置と車両の関係を示す図である。図２の給電装置７は給電制御部３と給電部４を備えている。給電制御部３は車両５との通信およびサーバなどとの無線通信または有線通信を行う通信の制御と、商用電源から給電された電力を車両５に送電するための制御を行う。さらに、給電制御部３は充電料金の算出、駐車料金の算出、各種料金の支払いなどに関する制御を行う。

給電部４は電力を車両５に送電するときに用いられる。電力の送電は、例えば、磁界による電磁誘導もしくは磁界と電界による共鳴方式を用いることが考えられる。
なお、図２の給電装置７において給電制御部３と給電部４とは電力線ＰＯＷと信号線ＳＩＧにより接続されている。

図２の車両５は充電装置６を備えている。充電装置６は給電部４から送電された電力を受電して、充電装置６に接続されているバッテリに充電する。バッテリは充電式の二次電池で、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。ただし、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池に限定されるものではなく、二次電池であればよい。

なお、本実施例では給電部４と充電装置６に送受電にコイルを用いた場合について説明する。
図３は、複数の給電装置とサーバとの関係を示す図である。図３に示す複数の給電装置７ａ〜７ｄ各々はネットワーク９を介してサーバ８と通信をする。サーバ８は、例えば、給電装置７ａ〜７ｄと通信をして充電料金の算出、駐車料金の算出、各種料金の支払いなどに関する処理を実行し、処理結果を給電装置７ａ〜７ｄに送信する。

図４は、給電装置の一実施例を示す図である。給電装置７は、給電部４、通信部、制御部（制御装置４０１または通信制御部４０７）を有する。
図４の給電装置７は制御装置４０１、電源変換部４０３、整合部４０４、第１のコイル４０５、結合部４０６、通信制御部４０７、送信部４０８、受信部４０９、調整部４１０を備えている。なお、制御装置４０１は給電制御部３に相当する。

給電部４は電源変換部４０３、整合部４０４、第１のコイル４０５を有する。給電部４は車両５に搭載された充電装置６に非接触で電力信号を給電する。
通信部の送信系は結合部４０６、通信制御部４０７、送信部４０８を有し、非接触電力通信に用いられる。また、通信部の受信系は、結合部４０６、通信制御部４０７、受信部４０９を有している。また、通信部は調整部４１０を有している。

通信部は、充電に用いる交流電力（以下、電力信号）に通信に用いる信号を重畳させる非接触電力通信を行う。送信部４０８は、充電装置６に送信する送信信号（第１の情報）を変調して第１の変調信号を生成し、電力信号を電力信号に重畳して充電装置６に送信する。受信部４０９は、電力信号に重畳して充電装置６から送信される第２の重畳信号を受信し、受信した第２の変調信号を復調して受信信号（第２の情報）を抽出する。送信部４０８の変調と受信部４０９の復調は、スペクトル拡散通信方式を用いることが考えられる。

なお、電力信号の送電が停止している場合、送信部４０８と受信部４０９は送信期間と受信期間に同期を取らずに通信しても良い。
調整部４１０は、充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第１の重畳信号を送信する送信期間を求める。また、送信期間を送信部４０８に通知して第１の重畳信号の送信タイミングを調整させる。

また、調整部４１０は充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第２の重畳信号を受信する受信期間を求める。また、受信期間を受信部４０９に通知して第２の重畳信号の受信タイミングを調整させる。

制御部（制御装置４０１と通信制御部４０７）は、給電装置７が充電装置６に給電を開始すると、非接触電力通信を用いて給電装置７と充電装置６との間で行う通信の制御をする。制御装置４０１（給電制御部）は電源変換部４０３、通信制御部４０７と接続され、接続されている各部を制御する。

制御部は、充電装置６から指定された充電電流が充電装置６に供給できるように電源変換部４０３の出力する電力信号を制御する。
制御部は、第１の重畳信号を生成するための送信信号（第１の情報）を生成して送信部４０８に転送し、第２の重畳信号から抽出した受信信号（第２の情報）を受信部４０９から取得する。

電源変換部４０３は、商用電源４０２から供給される電力を決められた周期でかつ決められた電力レベルの交流に変換し第１のコイル４０５に給電する。上記交流の変換などの制御は制御装置４０１により行うことが考えられる。

整合部４０４は本例では送電改善をするために用いられ、制御装置４０１により制御される。
第１のコイル４０５は、車両５に搭載されている充電装置６へ電力を給電するために用いられる。本例では、第１のコイル４０５は充電装置６の後述する第２のコイル５０２に電力を送電する。また、第１のコイル４０５と第２のコイル５０２は非接触電力通信に用いられる。

結合部４０６は、充電中に電源変換部４０３から出力された電力信号に、非接触電力通信で用いる第１の変調信号を重畳させるために用いる。また、車両５の充電装置６から送信される非接触電力通信で用いる第２の重畳信号を受信したときは、結合部４０６は受信部４０９に受信した第２の重畳信号を出力する。

通信制御部４０７は非接触電力通信を制御する。
図５は、充電装置の一実施例を示す図である。図５の充電装置６は制御装置５０１、充電部、通信部を備えている。

充電部は受電部（第２のコイル５０２）、整合部５０３、ＡＣ−ＤＣ変換部５０４を有する。また、充電装置６にはバッテリ５０５が接続されている。本例では、バッテリ５０５が分かれているが充電装置６に含めてのよい。

受電部は給電装置７から給電される電力信号を非接触で受電する。充電部は受電した電力をバッテリ５０５に充電する。
通信部の送信系は結合部５０６、送信部５０７、通信制御部５０９を有し、非接触電力通信に用いられる。また、通信部の受信系は、結合部５０６、受信部５０８、通信制御部５０９を有している。また、通信部は調整部５１０を有している。

通信部は、充電に用いる電力信号に通信で用いる信号を重畳させる非接触電力通信を行う。送信部５０７は、給電装置７に送信する送信信号（第３の情報）を変調して第３の変調信号を生成し、電力信号を送電する電力線に重畳して給電装置７に送信する。受信部５０８は、電力信号に重畳して給電装置７から送信される第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号を復調して受信信号（第４の情報）を抽出する。送信部５０７の変調と受信部５０８の復調は、スペクトル拡散通信方式を用いることが考えられる。

なお、電力信号の送電が停止している場合、送信部５０７と受信部５０８は送信期間と受信期間に同期しないで通信を行う。
調整部５１０は、充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第３の重畳信号を送信する送信期間を求める。また、送信期間を送信部５０７に通知して第３の重畳信号の送信タイミングを調整させる。

また、調整部５１０は充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて第４の重畳信号を受信する受信期間を求める。また、受信期間を受信部５０８に通知して第４の重畳信号の受信タイミングを調整させる。

制御装置５０１はＡＣ−ＤＣ変換部５０４、通信制御部５０９と接続され、接続されている各部を制御する。
また、制御装置５０１は各部から計測データを取得する。制御部（制御装置５０１と通信制御部５０９）は、給電装置７が充電装置６に給電を開始すると、非接触電力通信を用いて給電装置７と充電装置６との間で通信を行う制御をする。

制御部は、第３の重畳信号を生成するための送信信号（第３の情報）を生成して送信部５０７に転送し、第４の重畳信号から抽出した受信信号（第４の情報）を受信部５０８から取得する。

第２のコイル５０２は給電装置７から第１のコイル４０５を介して送電された電力信号を受電し、受電した電力が整合部５０３に供給される。
整合部５０３は給電装置７と充電装置６との間のインピーダンス整合を行う。なお、制御装置５０１に接続し、制御装置５０１によりインピーダンス整合を制御してもよい。

ＡＣ−ＤＣ変換部５０４は受電した電力信号を直流にし、直流にした電力はバッテリ５０５に供給される。
検出部５０５はバッテリ５０５に充電する際にバッテリ５０５に流れる電流を検出する。例えば、電流センサなどが考えられる。

バッテリ５０５は充電式の二次電池などが考えられる。なお、本例では充電装置６にバッテリ５０５が示されているが、バッテリ５０５と別に設けてもよい。
結合部５０６は、第２のコイル５０２が受電した電力信号に、非接触電力通信で用いる信号を重畳させるために用いる。また、給電装置７から送信される非接触電力通信で用いる信号を受信したときは、結合部５０６は受信部５０８に受信した信号を出力する。

図６は、給電装置および充電装置のそれぞれの制御装置とサーバのハードウェアの一実施例を示す図である。給電装置７の制御部と通信部（結合部４０６を除く）および充電装置６の制御部と通信部（結合部５０６を除く）、サーバ８のハードウェアは、図６に示す制御部６０１、記憶部６０２、記録媒体読取装置６０３、入出力インタフェース６０４（入出力Ｉ／Ｆ）、通信インタフェース６０５（通信Ｉ／Ｆ）などをそれぞれ備えている。また、上記各構成部はバス６０６によってそれぞれ接続されている。なお、サーバ８の機能はクラウドなどを用いて実現することもできる。

制御部６０１はＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いることが考えられる。

記憶部６０２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部６０２にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。また、給電装置７およびサーバ８において、記憶部６０２以外に給電装置７およびサーバ８の外部に他の記憶部を設けてもよく、例えば、データベースなどを設けることが考えられる。

記録媒体読取装置６０３は、制御部６０１の制御に従って記録媒体６０７に対するデータのリード／ライトを制御する。そして、記録媒体６０７に記録媒体読取装置６０３の制御で書き込まれたデータを記録させたり、記録媒体６０７に記録されたデータを読み取らせたりする。また、着脱可能な記録媒体６０７は、コンピュータで読み取り可能なnon-transitory（非一時的）な記録媒体として、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置（ＨＤＤ）などがある。光ディスクには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ(Recordable)／ＲＷ（ReWritable）などがある。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）などがある。なお、記憶部６０２もnon-transitory（非一時的）な記録媒体に含まれる。

入出力インタフェース６０４には、入出力部６０８が接続され、入力された情報を受信し、バス６０６を介して制御部６０１に送信する。また、制御部６０１からの命令に従ってディスプレイの画面上に操作情報などを表示する。入出力部６０８の入力装置は、例えば、キーボード、ポインティングデバイス（マウスなど）、タッチパネルなどが考えられる。なお、入出力部６０８の出力部であるディスプレイは、例えば、液晶ディスプレイなどが考えられる。充電装置６の入出力部６０８は、車両５においてダッシュボードに備え付けられていることが考えられる。また、出力部はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、プリンタなどの出力装置であってもよい。

通信インタフェース６０５は、ＬＡＮ（Local Area Network）接続やインターネット接続を無線により行うためのインタフェースである。また、通信インタフェース６０５は必要に応じ、他のコンピュータとの間のＬＡＮ接続やインターネット接続や無線接続を行うためのインタフェースとして用いてもよい。

このようなハードウェア構成を有するコンピュータを用いることによって、給電装置７の制御と通信および充電装置６の制御と通信、サーバ８が行う各種処理機能が実現される。その場合給電装置７の制御と通信および充電装置６の制御と通信とサーバ８が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体６０７に記録しておくことができる。

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体６０７が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に記録しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、記録媒体６０７に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶部６０２に記憶する。そして、コンピュータは、自己の記憶部６０２からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、記録媒体６０７から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

給電装置と充電装置が有する送信部、受信部、調整部について説明する。
図７は、給電装置と充電装置がそれぞれ有する送信部、受信部、調整部の一実施例を示す図である。

送信部４０８および送信部５０８は、送信フィルタ部７０１、送信増幅部７０２、送信調整部７０３、拡散部７０４、変調部７０５、符号化部７０６を有する。
送信フィルタ部７０１は第１の変調信号（給電装置）または第３の変調信号（充電装置）の送信周波数帯域以外のノイズなどを除去するフィルタである。例えば、バンドパスフィルタなどを用いることが考えられる。ただし、送信フィルタ部７０１はなくてもよい。

送信増幅部７０２は、送信調整部７０３から出力された第１の変調信号または第３の変調信号を増幅し、決められた送信レベルに増幅する。
送信調整部７０３は、後述する調整部４１０または調整部５１０から出力される、送信期間を示す情報または信号を受信して、送信期間に第１の変調信号または第３の変調信号を出力する。給電中でない場合でかつ送信をする場合、送信調整部７０３は送信期間に同期しないで第１の変調信号または第３の変調信号を出力する。

拡散部７０４は、給電装置７の変調部７０５から出力される第１の変調信号または充電装置６の変調部７０５から出力される第３の変調信号それぞれと後述する拡散信号生成部７１５から出力される拡散信号とを乗算させて拡散変調をし、第１の変調信号または第３の変調信号を生成する。

変調部７０５は、給電装置７の符号化部７０６から出力されるエンコードされた信号または充電装置６の符号化部７０６から出力されるエンコードされた信号それぞれを一次変調する。一次変調として、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（frequency shift keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などを用いることが考えられる。

符号化部７０６は、通信制御部４０７を介して制御装置４０１から送信された送信信号（第１の情報）または通信制御部５０９を介して制御装置５０１から送信された送信信号（第３の情報）を受信すると、受信した送信信号それぞれをエンコードする。

受信部４０９および受信部５０８は、受信フィルタ部７０７、受信増幅部７０８、受信調整部７０９、逆拡散部７１０、復調部７１１、復号化部７１２を有する。
受信フィルタ部７０７は、第２の重畳信号または第４の重畳信号を交流電力から分離するとともに受信周波数帯域以外のノイズなどを除去するフィルタである。例えば、バンドパスフィルタなどを用いることが考えられる。

受信増幅部７０８は、受信フィルタ部７０７から出力された第２の重畳信号または第４の重畳信号を増幅し、決められた受信レベルに増幅する。例えば、低ノイズ増幅器などを用いることが考えられる。

受信調整部７０９は、後述する調整部４１０または調整部５１１から出力される、受信期間を示す情報または信号を受信して、送信期間に第２の重畳信号または第４の重畳信号を出力する。給電中でない場合でかつ受信をする場合、受信調整部７０９は送信期間に同期しないで第２の重畳信号または第４の重畳信号を出力する。

逆拡散部７１０は、給電装置７の受信調整部７０９から出力される第２の重畳信号または充電装置６の受信調整部７０９から出力される第４の重畳信号それぞれと後述する拡散信号生成部７１５から出力される拡散信号とを乗算させて逆拡散変調をし、第２の変調信号または第４の変調信号を生成する。

復調部７１１は、第２の変調信号または第４の変調信号それぞれを復調する。例えば、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＰＳＫなどを用いることが考えられる。
復号化部７１２は、給電装置７の復調部７１１で復調された信号をデコードして受信信号（第２の情報）を生成する。また、充電装置６の復調部７１１で復調された信号をデコードして受信信号（第４の情報）を生成する。

調整部４１０および調整部５１１は、ゼロクロス検出部７１３、同期部７１４、拡散信号生成部７１５を有する。
ゼロクロス検出部７１３は、給電に用いる電力信号を監視して、電力信号の振幅の正負が反転する位置（ゼロクロス）を検出する。例えば、振幅値を計測してゼロクロスを検出することが考えられる。上記では０Ｖを中心に電力信号を監視する例について説明したが、電力信号の中心は０Ｖに限定されるものではなく、中心が０Ｖでない場合には決められた電圧値を基準に振幅の変化を監視し、基準を超えたか否かでゼロクロスを検出することが考えられる。

同期部７１４は、ゼロクロス検出部７１３から取得したゼロクロスの位置と電力信号の振幅値とを用いて、送信期間と受信期間を求める。送信期間と受信期間にはゼロクロスを含まないことが望ましい。

また、送信期間に給電装置７から送信される第１の重畳信号である充電装置６で受信した第４の重畳信号は、遅延して受信されるため受信期間は送信期間と同じ期間としてもよいし、送信期間より遅延分遅れさせた期間としてもよい。送信期間に充電装置６から送信される第３の重畳信号である給電装置７で受信した第２の重畳信号は、遅延して受信されるため受信期間は送信期間と同じ期間としてもよいし、送信期間より遅延分遅れさせた期間としてもよい。

拡散信号生成部７１５は、調整部４１０または調整部５１０から出力される送信期間を示す情報または信号を受信して、送信期間に拡散信号を生成して出力する。給電中でない場合でかつ送信をする場合、送信期間に同期しないで拡散信号を生成する。また、拡散信号生成部７１５は調整部４１０または調整部５１０から出力される受信期間を示す情報または信号を受信して、受信期間に拡散信号を生成して出力する。給電中でない場合でかつ受信をする場合、受信期間に同期しないで拡散信号を生成する。

なお、送信期間と受信期間が同じ場合は送信期間だけを送信すればよい。
また、拡散信号生成部７１５は本例では受信部に含めているが、送信部に含めてもよいし、送信部と受信部から独立していてもよい。

給電装置の動作について説明する。
充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、調整部４１０はゼロクロス検出部７１３が電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて、充電装置６に送信する第１の情報を変調して第１の重畳信号を送信する送信期間を求める。

また、送信期間になると、送信部は電力信号を送電する電力線に第１の重畳信号を重畳して充電装置６に送信する。
また、調整部４１０は検出したゼロクロスのタイミングを用いて、充電装置６から送信された第２の重畳信号を受信する受信期間を求める。

受信期間になると、受信部は第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号を復調して第２の情報を抽出する。
充電装置の動作について説明する。

充電装置６に非接触で電力信号の送電が開始されると、調整部５１１はゼロクロス検出部７１３が電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて、給電装置７に送信する第３の情報を変調して第３の重畳信号を送信する送信期間を求める。

また、送信期間になると、送信部は電力信号を送電する電力線に第３の変調信号を重畳して給電装置７に送信する。
また、調整部５１１は検出したゼロクロスのタイミングを用いて、給電装置７から送信された第４の重畳信号を受信する受信期間を求める。

受信期間になると、受信部は第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号を復調して第４の情報を抽出する。
給電装置および充電装置の送信系の動作について説明する。

給電装置の送信系の動作について図８〜図１０を用いて説明する。図８は、給電装置および充電装置の送信系の動作の一実施例を示すフロー図である。図９は、給電中の重畳信号の送信の一実施例を示す図である。図１０は、給電中でないときの重畳信号の送信の一実施例を示す図である。図９と図１０の縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示している。

図８のステップＳ８０１では、調整部４１０が給電中であるか否かを判定し、給電中である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ８０２に移行し、給電中でない場合（Ｎｏ）にはステップＳ８１１に移行する。図９と図１０において電力信号波形９０１は実線で示されている。破線は電力信号が供給さされていないことを示す。

ステップＳ８０２では調整部４１０が送信期間を求める。図９では、検出したゼロクロス９０２とゼロクロス９０３の間で、かつゼロクロス９０２とゼロクロス９０３を含まない送信期間ｔｒが示されている。

ステップＳ８０３では送信部４０８が第１の情報を取得したか否かを判定し、送信信号（第１の情報）を取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ８０４に移行し、送信信号（第１の情報）を取得できない場合（Ｎｏ）にはステップＳ８０１に移行する。

ステップＳ８０４では、送信部４０８の符号化部７０６が送信情報をエンコードする。図９のエンコード後の送信信号に示されている「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」を参照。

ステップＳ８０５では、送信部４０８の変調部７０５がエンコードした送信信号を変調する。図９に示した「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」に対応する変調信号を参照。
ステップＳ８０６では、送信部４０８の拡散部７０４が変調信号に、拡散信号生成部７１５で生成した拡散信号を乗算して、第１の変調信号を生成する。

ステップＳ８０７では、送信部４０８の送信調整部７０３がステップＳ８０６で生成した第１の変調信号を送信調整部７０３の記憶部（バッファ）に一時記憶する。
ステップＳ８０８では、送信調整部７０３が調整部４１０の同期部７１４から通知される送信期間ｔｒを示す情報または信号を受信（Ｙｅｓ）するとステップＳ８０９に移行し、送信期間ｔｒでない期間の場合（Ｎｏ）はステップＳ８０８に移行する。

ステップＳ８０９では、送信調整部７０３が記憶部（バッファ）に一時記憶した第１の変調信号を出力する。図９に示した「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」に対応する第１の変調信号を参照。なお一次記憶するための記憶部無しの構成として、送信タイミングを制御部で調整してもよい。

ステップＳ８１０で制御部は、送信情報があるか否かを判定して送信情報がある場合（Ｙｅｓ）にステップＳ８０１に移行し、送信情報がない場合（Ｎｏ）に処理を終了する。例えば、ステップＳ８０３において送信可能な送信情報以外に送信情報を取得していない場合には処理を終了する。

ステップＳ８１１では、送信部４０８の符号化部７０６が送信情報を取得すると、取得した送信情報をエンコードする。図１０のエンコード後の送信信号に示されている「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」を参照。例えば、給電のための電力信号がない場合には既存のスペクトラム拡散通信を、第１のコイル４０５と第２のコイル５０２をアンテナとして用いて行う。

ステップＳ８１２では、送信部４０８の変調部７０５がエンコードした送信信号を変調する。図１０に示した「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」に対応する変調信号を参照。

ステップＳ８１３では、送信部４０８の拡散部７０４が変調信号に、調整部４１０の拡散信号生成部７１５で生成した拡散信号を乗算して、第１の変調信号を生成する。
ステップＳ８１４では、送信部４０８の送信調整部７０３がステップＳ８０６で生成した第１の変調信号を送信調整部７０３の記憶部（バッファ）に一時記憶し、一時記憶した第１の変調信号を出力する。図１０に示した「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」に対応する第１の変調信号を参照。なお、一時記憶しなくても処理が間に合う場合には記憶部に一時記憶しなくてもよい。

続いて、送信調整部７０３から出力された第１の変調信号を送信増幅部７０２が予め決められたレベルに増幅し、増幅された第１の変調信号の雑音や干渉成分などのノイズを送信フィルタ部７０１で除去する。

続いて、送信フィルタ部７０１から出力された第１の変調信号を出力する。本例では、第１の変調信号を結合部４０６に重畳させているが、結合部４０６と送信部４０８の間にさらに増幅器を設けて第１の変調信号を増幅させてもよい。

なお、充電装置６の送信系の動作については省略するが、上記給電装置７の説明を参照されたい。
給電装置および充電装置の受信系の動作について説明する。

給電装置の受信系の動作について図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は、給電装置および充電装置の受信系の動作の一実施例を示すフロー図である。図１２は、給電中の重畳信号の受信の一実施例を示す図である。図１３は、給電中でないときの重畳信号の受信の一実施例を示す図である。図１２と図１３の縦軸は電圧値を示し、横軸は時間を示している。

図１１のステップＳ１１０１では、調整部４１０が給電中であるか否かを判定し、給電中である場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１０２に移行し、給電中でない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１１１０に移行する。図１２と図１３において電力信号波形１２０１は実線で示されている。破線は電力信号が供給さされていないことを示す。

ステップＳ１１０２では調整部４１０が受信期間を求める。図１２では、検出したゼロクロス１２０２とゼロクロス１２０３の間で、かつゼロクロス１２０２とゼロクロス１２０３を含まない受信期間ｒｅが示されている。

ステップＳ１１０３では、送信調整部７０３が調整部４１０の同期部７１４から通知される受信期間ｒｅを示す情報または信号を受信（Ｙｅｓ）するとステップＳ１１０４に移行し、受信期間ｒｅでない期間の場合（Ｎｏ）はステップＳ１１０１に移行する。

ステップＳ１１０４では、受信部４０９が第２の重畳信号を取得したか否かを判定し、第２の重畳信号を取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１１０５に移行し、第２の重畳信号を取得できない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１１０１に移行する。

ステップＳ１１０５では、受信部４０９の受信調整部７０９が第２の重畳信号を取得する。図１２の受信期間ｒｅの第２の重畳信号を参照。
本例では、受信フィルタ部７０７を用いて第２の変調信号を分離し、分離した第２の変調信号を、受信増幅部７０８を用いて予め決められたレベルにされた第２の変調信号を取得する。

ステップＳ１１０６では、受信部４０９の逆拡散部７１０が第２の変調信号に、拡散信号生成部７１５で生成した拡散信号を乗算して、第２の変調信号に対応する変調信号を生成する。

ステップＳ１１０７では、受信部４０９の復調部７１１が変調信号を復調して復調信号を生成する。図１２の第２の重畳信号に対応する復調信号を参照。
ステップＳ１１０８では、受信部４０９の復調信号をデコードして受信信号を出力する。図１２の第２の重畳信号に対応するデコード後の受信信号に示されている「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」を参照。

ステップＳ１１０９で制御部は、受信情報があるか否かを判定して受信情報がある場合（Ｙｅｓ）にステップＳ１１０１に移行し、送信情報がない場合（Ｎｏ）に処理を終了する。

給電のための電力信号がない場合には既存のスペクトラム拡散通信を、第１のコイル４０５と第２のコイル５０２をアンテナとして用いて行う。
ステップＳ１１１０では、受信部４０９の受信調整部７０９が第２の重畳信号を取得する。図１３の第２の重畳信号を参照。

ステップＳ１１１１では、受信部４０９の逆拡散部７１０が第２の変調信号に、拡散信号生成部７１５で生成した拡散信号を乗算して、第２の重畳信号に対応する変調信号を生成する。

ステップＳ１１１２では、受信部４０９の復調部７１１が変調信号を復調して復調信号を生成する。図１３の第２の重畳信号に対応する復調信号を参照。
ステップＳ１１１３では、受信部４０９の復調信号をデコードして受信信号を出力する。図１３の第２の重畳信号に対応するデコード後の受信信号に示されている「ｓｉｇ１」「ｓｉｇ２」「ｓｉｇ３」を参照。

なお、充電装置６の受信系の動作については省略するが、上記給電装置７の説明を参照されたい。
実施の形態によれば、充電中でも電力信号の影響を抑制しつつ簡素な構成で非接触電力通信を行うことができるという効果を奏する。

また、非接触電力通信で用いる機能の他に有線通信、無線通信をなどの機能を必要としない。また、給電中に双方向通信を行うことができるという効果を奏する。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

１ チャージステーション、
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 駐車エリア、
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 給電制御部、
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 給電部、
５ 車両、
６ 充電装置、
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 給電装置、
８ サーバ、
９ ネットワーク、
４０１ 制御装置、
４０２ 商用電源、
４０３ 電源変換部、
４０４ 整合部、
４０５ 第１のコイル、
４０６ 結合部、
４０７ 通信制御部、
４０８ 送信部、
４０９ 受信部、
４１０ 調整部、
５０１ 制御装置、
５０２ 第２のコイル、
５０３ 整合部、
５０４ ＡＣ−ＤＣ変換部、
５０５ バッテリ、
５０６ 結合部、
５０７ 送信部、
５０８ 受信部、
５０９ 通信制御部、
５１０ 調整部、
６０１ 制御部、
６０２ 記憶部、
６０３ 記録媒体読取装置、
６０４ 入出力インタフェース、
６０５ 通信インタフェース、
６０６ バス、
６０７ 記録媒体、
６０８ 入出力部、
７０１ 送信フィルタ部、
７０２ 送信増幅部、
７０３ 送信調整部、
７０４ 拡散部、
７０５ 変調部、
７０６ 符号化部、
７０７ 受信フィルタ部、
７０８ 受信増幅部、
７０９ 受信調整部、
７１０ 逆拡散部、
７１１ 復調部、
７１２ 復号化部、
７１３ ゼロクロス検出部、
７１４ 同期部、
７１５ 拡散信号生成部、

Claims (10)

1. 充電装置に非接触で電力信号を、送電する給電部と、
   前記充電装置に送信する第１の情報を変調して第１の変調信号を生成し、前記第１の変調信号を前記電力信号に重畳して前記充電装置に送信する送信部と、
   前記電力信号に重畳して前記充電装置から送信される第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号から第２の変調信号を抽出し、抽出された前記第２の変調信号を復調して第２の情報を抽出する受信部と、
   前記充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて前記第１の重畳信号を送信する送信期間と前記第２の重畳信号を受信する受信期間を求め、前記送信期間を前記送信部に通知して前記第１の重畳信号の送信タイミングを調整させ、前記受信期間を前記受信部に通知して前記第２の重畳信号の受信タイミングを調整させる調整部と、
   を備えることを特徴とする給電装置。
2. 前記送信部の変調と前記受信部の復調は、スペクトル拡散通信方式を用いることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記電力信号の送電が停止している場合、前記送信部と前記受信部は前記送信期間と前記受信期間に同期しないで通信を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の給電装置。
4. 給電装置から送電される電力信号を非接触で受電し、受電した電力をバッテリに充電する充電部と、
   前記給電装置に送信する第３の情報を変調して第３の変調信号を生成し前記電力信号に重畳して前記給電装置に送信する送信部と、
   前記電力信号に重畳して前記給電装置から送信される第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号から第４の変調信号を抽出し、抽出された第４の変調信号を復調して第４の情報を抽出する受信部と、
   前記給電装置から非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、検出したゼロクロスのタイミングを用いて前記第３の重畳信号を送信する送信期間と前記第４の重畳信号を受信する受信期間を求め、前記送信期間を前記送信部に通知して前記第３の重畳信号の送信タイミングを調整させ、前記受信期間を前記受信部に通知して前記第４の重畳信号の受信タイミングを調整させる調整部と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
5. 前記送信部の変調と前記受信部の復調は、スペクトル拡散通信方式を用いることを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
6. 前記電力信号の送電が停止している場合、前記送信部と前記受信部は前記送信期間と前記受信期間に同期しないで通信を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の充電装置。
7. 非接触充電に用いる給電方法であって、
   給電装置が、
   充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置に送信する第１の情報を変調して第１の重畳信号を送信する送信期間を求め、
   前記送信期間に、前記電力信号を送電する電力線に前記第１の変調信号を重畳して前記充電装置に送信し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置から送信された第２の重畳信号を受信する受信期間を求め、
   前記受信期間に、前記第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号から第２の変調信号を抽出し、抽出された第２の変調信号を復調して第２の情報を抽出する、
   処理を実行することを特徴とする給電方法。
8. 非接触充電に用いる充電方法であって、
   充電装置が、
   給電装置から非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記給電装置に送信する第３の情報を変調した第３の重畳信号を送信する送信期間を求め、
   前記送信期間に、前記電力信号を送電する電力線に前記第３の重畳信号を重畳して前記充電装置に送信し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記給電装置から送信された第４の重畳信号を受信する受信期間を求め、
   前記受信期間に、前記第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号から第４の変調信号を抽出し、抽出された第４の変調信号を復調して第４の情報を抽出する、
   処理を実行することを特徴とする給電方法。
9. 非接触充電に用いる給電プログラムであって、
   充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置に送信する第１の情報を変調した第１の重畳信号を送信する送信期間を求め、
   前記送信期間に、変調した前記第１の重畳信号を、前記電力信号を送電する電力線に重畳させるために、送信部から出力し、
   検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置から送信された第２の重畳信号を受信する受信期間を求め、
   前記受信期間に、前記第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号から第２の変調信号を抽出し、抽出された第２の変調信号を復調して第２の情報を抽出する、
   処理を給電装置のコンピュータに実行させることを特徴とする給電プログラム。
10. 非接触充電に用いる充電プログラムであって、
    充電装置に非接触で電力信号の送電が開始されると、前記電力信号のゼロクロスを検出し、
    検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置に送信する第３の情報を変調した第３の変調信号を送信する送信期間を求め、
    前記送信期間に、変調した前記第３の変調信号を、前記電力信号を送電する電力線に重畳させるために、送信部から出力し、
    検出したゼロクロスのタイミングを用いて、前記充電装置から送信された第４の重畳信号を受信する受信期間を求め、
    前記受信期間に、前記第４の重畳信号を受信し、受信した第４の重畳信号から第４の変調信号を抽出し、抽出された第４の変調信号を復調して第４の情報を抽出する、
    処理を充電装置のコンピュータに実行させることを特徴とする充電プログラム。