JP2013240144A - 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】充電中でも非接触電力通信を効率よく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】充電が開始されると、ゼロクロスを検出し、交流電力のゼロクロスのタイミングを用いて、電力信号と同じ周波数の基準波を生成する調整部と、充電装置に送信する第１の情報を取得すると、基準波の位相を第１の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号を生成し、第２の情報を取得すると、基準波の位相を第２の位相だけ偏移させる変調をして第２の変調信号を生成し、生成した第１の変調信号及び第２の変調信号を電力信号に重畳して送信する送信部と、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の重畳信号と基準波の位相を第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて受信情報を抽出する受信部と、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。例えば、特許文献１〜３。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。非接触充電の場合は、双方向通信として無線通信が考えられ、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。

関連技術として、共鳴コイルを用いた非接触の通信と、充電に使用する共鳴コイルとは別に通信専用のコイルを設けて、双方向通信を行う給電装置と充電装置が開示されている。例えば、特許文献２。その通信によれば無線通信を必要としないため、装置の煩雑さが解決される。しかし、充電中に送電する交流電力の影響を受けることが想定されるため、効率よく非接触電力通信を行うことが難しい。

また、他の関連技術として、携帯電話から非接触充電器に送信するディジタル信号を変化させる方法が開示されている。この技術によれば、携帯電話の基本負荷の場合において、位相のずれがＡの場合はディジタル信号の「０」に対応し、携帯電話において基本負荷に所定の負荷Ｒを更に加えた場合、位相のずれがＡ＋αとなり、ディジタル信号の「１」に対応するよう設定されている。このように変調負荷を時系列的に変動させることにより、種々の「０」「１」信号の組合せを生成することが可能となり、送信するディジタル信号列を複数生成することができ、種々のコマンドを送信することが可能となる。例えば、特許文献３。しかし、充電中に送電する交流電力の影響を受けることが想定されるため、効率よく非接触電力通信を行うことが難しい。

特開２０１１−００３９４７号公報 特開２０１０−０６８６３２号公報 特開２０１０−０３５４１７号公報

本発明は、上記問題を考慮してなされたもので、充電中でも非接触電力通信を簡易な構成で効率よく行うことができる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、調整部、送信部、受信部、を有する。
給電部は、充電装置に非接触で電力信号を送電する。
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、電力信号と同じ周波数で且つ電力信号に同期した基準波を生成し、基準波を第１の位相及び第２の位相だけ位相偏移して出力する。

送信部は、充電装置に送信する情報により基準波の位相を第１の位相及び第２の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号及び第２の変調信号を生成する。そして、生成した第１の変調信号及び第２の変調信号を電力信号に重畳し第１の重畳信号を生成して充電装置に送信する。

受信部は、充電装置から電力信号に重畳して送信される第２の重畳信号を受信し、基準波の位相を第１の位相だけ偏移させた信号と受信した第２の重畳信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する。

本実施の他の態様のひとつである充電装置は、給電部、調整部、送信部、受信部を有する。
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。

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、電力信号と同じ周波数で且つ電力信号に同期した基準波を生成し、基準波を第３の位相及び第４の位相だけ位相偏移して出力する。

送信部は、給電装置に送信する情報により基準波の位相を第３の位相及び第４の位相だけ偏移させる変調をして第３の変調信号及び第４の変調信号を生成する。そして、生成した第３の変調信号及び第４の変調信号を電力信号に重畳し第２の重畳信号を生成して充電装置に送信する。

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１の重畳信号を受信し、基準波の位相を前記第３の位相だけ偏移させた信号と受信した第１の重畳信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する。

実施の形態によれば、充電中でも非接触電力通信を簡易な構成で効率よく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。

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に設けら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。

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に非接触で交流電力（以下、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。

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、電力信号と同じ周波数の正弦波信号を基準波として生成する。また、調整部４１０はこの基準波を電力信号に同期させる。更に調整部４１０は生成した電力信号に同期する基準波の位相をπ／２（第１の位相）だけ偏移させ、電力信号に対する直交信号を生成して出力する。なお、第１の位相はπ／２×（２ｎ−１）として表してもよく、その場合のｎは自然数（１、２・・・）とする。また、第１の位相は、π／２に限定されるものではなく、周辺環境や回路ごとの特性を加味して補正値を加え、電力信号に直交するように第１の位相を調整してもよい。例えば、π／２±α１が考えられる。ここで、±α１は予め決められた位相の補正値を表している。

通信部は、充電に用いる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、給電装置７から充電装置６に送信する情報（ディジタル信号）によって、調整部４１０で生成した基準波を位相変調する。変調部７０３では、調整部４１０で生成した基準波（電力信号に対し既に第１の位相分偏移されている）を受けて、例えば送信するディジタル信号のＨ（ハイレベル）または＋１信号にはその基準波をそのまま第１の変調信号とし、Ｌ（ローレベル）または−１信号には位相を反転させて−π／２（第２の位相）とした第２の変調信号として出力する。なお、第２の位相は−π／２×（２ｎ−１）として表してもよく、その場合のｎは自然数（１、２・・・）とする。また、第２の位相は、−π／２に限定されるものではなく、周辺環境や回路ごとの特性を加味して補正値を加え、電力信号に直交するように第２の位相を調整してもよい。例えば、−π／２±α２が考えられる。ここで、±α２は予め決められた位相の補正値を表している。

この給電装置７で生成された変調信号（第１の変調信号または第２の変調信号）は、電力信号に重畳され重畳信号（第１の重畳信号）として充電装置６へ送信される。このように電力信号に直交させた変調信号を電力信号に重畳させることで、電力信号の影響を受けにくくする。

給電装置７の受信部４０９は、充電装置６から送信される後述する第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受信情報を抽出する。詳細には、電力信号に重畳して充電装置６から送信される第２の重畳信号を受信部４０９が受信すると、受信した第２の重畳信号と基準波の位相を第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調（信号がＨレベルかＬレベルかを判定する）をして受信情報を抽出する。

なお、通信部は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は第２の通信処理を用いて通信を行う。第２の通信処理は既存の通信方式を用いた処理で、電力信号に信号を重畳しないで、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通信を行う。ただし、送電が停止している場合に必ずしも第２の通信処理を用いて通信をする機能を、通信部は備えなくてもよい。

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、整合部４０４、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第１の情報または第２の情報（送信信号）を生成して送信部４０８に転送する。また、第２の重畳信号から抽出した受信情報を受信部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の変調信号または第２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のみに受信した第２の変調信号を出力する。

通信制御部４０７は通信を制御する。
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に含めてもよい。

受電部は給電装置７から給電される交流電力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。

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、電力信号と同じ周波数の正弦波信号を基準波として生成する。また、調整部５１０はこの基準波を電力信号に同期させる。更に調整部５１０は基準波の位相を略π／２（第３の位相）だけ偏移させた信号を生成する。なお、第３の位相はπ／２×（２ｎ−１）として表してもよく、その場合のｎは自然数（１、２・・・）とする。また、第３の位相は、π／２に限定されるものではなく、周辺環境や回路ごとの特性を加味して補正値を加え、電力信号に直交するように第３の位相を調整してもよい。例えば、±π／２±α３が考えられる。ここで、±α３は予め決められた位相の補正値を表している。

通信部は、充電に用いる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５０７は、給電装置７に送信する情報（ディジタル信号）によって、調整部５１０で生成した基準波を位相変調する。変調部７０３では、調整部５１０で生成した基準波（電力信号に対し既に第３の位相分偏移されている）を受けて、例えば送信するディジタル信号のＨ（ハイレベル）または＋１信号にはその基準波をそのまま変調信号とし、Ｌ（ローレベル）または−１信号には位相を反転させて略−π／２（第４の位相）とした変調信号として出力する。なお、第４の位相は−π／２×（２ｎ−１）として表してもよく、その場合のｎは自然数（１、２・・・）とする。また、第４の位相は、−π／２に限定されるものではなく、周辺環境や回路ごとの特性を加味して補正値を加え、電力信号に直交するように第４の位相を調整してもよい。例えば、−π／２±α４が考えられる。ここで、±α４は予め決められた位相の補正値を表している。

この給電装置７で生成された変調信号（第３の変調信号または第４の変調信号）は、電力信号に重畳され重畳信号（以下、第２の重畳信号）として給電装置７へ送信される。このように電力信号に直交させた変調信号を電力信号に重畳させることで、電力信号の影響を受けにくくする。

充電装置６の受信部５０８は、給電装置７から送信される第１の重畳信号を受信し、受信した第１の重畳信号を復調して受信情報を抽出する。詳細には、電力信号に重畳して給電装置７から送信される第１の重畳信号を受信部５０８が受信すると、受信した第１の重畳信号と基準波の位相を第３の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調（信号がＨレベルかＬレベルかを判定する）をして受信情報を抽出する。

なお、通信部は交流電力の送電が停止している場合、送信部５０７と受信部５０８は第２の通信処理を用いて通信を行う。第２の通信処理は既存の通信方式を用いた処理で、交流電力に信号を重畳しないで、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通信を行う。ただし、送電が停止している場合に必ずしも第２の通信処理を用いて通信をする機能を、通信部は備えなくてもよい。

制御装置５０１はバッテリ５０５、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２の重畳信号を生成するための第３の情報または第４の情報（送信信号）を生成して送信部５０７に転送する。また、第１の重畳信号から抽出した受信情報を受信部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、整合部５０３は制御装置５０１と接続し、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、直流にした電力をバッテリ部５０６に供給される。
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のみ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７と充電装置６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７と充電装置６がそれぞれ有する調整部、送信部、受信部の一実施例を示す図である。

給電装置７の送信部４０８および充電装置６送信部５０７は、送信フィルタ部７０１、送信増幅部７０２、変調部７０３を有する。
送信フィルタ部７０１は給電装置７で生成の第１の変調信号または充電装置６で生成の第２の変調信号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、変調部７０３から出力された第１の変調信号または第２の変調信号を増幅し、決められた送信レベルに増幅する。
変調部７０３は、給電装置７から出力される情報であるディジタル信号に応じて、基準波の位相を第１の位相だけ偏移させる変調と、基準波の位相を第１の位相と異なる第２の位相だけ偏移させる変調を行う。ここで、第１の位相と第２の位相は＋π／２と−π／２である。また、充電装置６から出力される情報も同様である。

また、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＦＳＫ（frequency shift keying）を組み合わせた変調を用いてもよい。
受信部４０９および受信部５０８は、受信フィルタ部７０４、受信増幅部７０５、乗算部７０６、復調部７０７を有する。

受信フィルタ部７０４は、給電装置７で生成の第１の重畳信号または充電装置６で生成の第２の重畳信号の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７０５は、受信フィルタ部７０４から出力された第１の重畳信号または第２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。

乗算部７０６は、給電装置７の調整部４１０から出力される第２の重畳信号と、後述する位相偏移部７１０から出力される基準波の位相を第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算する。また、充電装置６の調整部５１０から出力される第２の重畳信号と、後述する位相偏移部７１０から出力される基準波の位相を第３の位相だけ偏移させた信号とを乗算する。

復調部７０７は、第１の重畳信号または第２の重畳信号に対応する乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する。例えば、乗算した結果（信号）を低域フィルタに通し、その後に低域フィルタから出力された信号の振幅を計測し、決められた閾値を越えているか否かを判定し、ディジタル信号を生成して受信情報を抽出する。

なお、乗算部７０６と復調部７０７の代わりに、ＰＳＫ、ＡＳＫ、ＦＳＫを組み合わせた復調を行う機能を用いてもよい。
調整部４１０および調整部５１０は、ゼロクロス検出部７０８、同期部７０９、位相偏移部７１０を有する。

ゼロクロス検出部７０８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７０９は、ゼロクロス検出部７０８から取得したゼロクロスの位置を用いて基準波を生成する。基準波は、例えば、正弦波が望ましい。
また、同期７０９は生成された基準波に同期した信号を生成し、出力する。回路として、例えば、ＰＬＬ回路（Phase-locked loop）を用いることが考えられる。

位相偏移部７１０は、同期回路から出力された基準波信号を位相シフトさせて基準波信号の直交信号を出力する。
給電装置の動作について説明する。

給電装置７のゼロクロス検出部７０８は充電装置６にコイルを用いて非接触で交流電力の送電が開始されると、交流電力のゼロクロスを検出する。同期部７０９は、検出したゼロクロスのタイミングを用いて、交流電力と同じ周波数の基準波を生成する。

続いて、送信部４０８の変調部７０３は充電装置６に送信する第１の情報を取得すると、基準波の位相を第１の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号を生成する。また、充電装置６に送信する第１の情報と異なる第２の情報を取得すると、基準波の位相を第１の位相と異なる第２の位相だけ偏移させる変調をして第２の変調信号を生成する。

続いて、生成した第１の変調信号または第２の変調信号を送信増幅部７０２で増幅し、増幅した第１の変調信号または第２の変調信号を送信フィルタ部７０１に入力する。そして、送信フィルタ部７０１から出力された第１の変調信号または第２の変調信号を、結合部４０６を介して交流電力に送電する電力線に重畳し、第１の重畳信号を充電装置に送信する。

また、受信部４０９は交流電力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の重畳信号と基準波の位相を第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する。

充電装置の動作について説明する。
充電装置６のゼロクロス検出部７０８は、給電装置７からコイルを用いて非接触で交流電力の送電が開始されると、交流電力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、交流電力と同じ周波数の基準波を生成する。

続いて、送信部５０７の変調部７０３は給電装置７に送信する第３の情報を取得すると、基準波の位相を第３の位相だけ偏移させる変調をして第３の変調信号を生成する。また、給電装置７に送信する第３の情報と異なる第４の情報を取得すると、基準波の位相を第３の位相と異なる第４の位相だけ偏移させる変調をして第４の変調信号を生成する。

続いて、生成した第３の変調信号または第４の変調信号を送信増幅部７０２で増幅し、増幅した第３の変調信号または第４の変調信号を送信フィルタ部７０１に入力する。そして、送信フィルタ部７０１から出力された第３の変調信号または第４の変調信号を、結合部５０６を介して交流電力に受電する電力線に重畳し、第２の重畳信号を給電装置７に送信する。

また、受信部４０９は交流電力に重畳して給電装置７から送信される第１の重畳信号を受信し、受信した第１の重畳信号と基準波の位相を第３の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する。

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９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９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Ｓ８０８に移行する。図９において電力信号の波形９０１は実線で示されている。

ステップＳ８０２では、調整部４１０が調整部４１０は図９に示される検出した電力信号のゼロクロス９０２とゼロクロス９０３のタイミングを用いて、電力信号の周波数を推定して基準波を生成する。図９に示す破線により示されている正弦波形９０４を生成する。

続いて、調整部４１０は基準波の位相を第１の位相だけ偏移する。本例では＋π／２位相を進める。図９に示す波形９０５を参照。
ステップＳ８０３では送信部４０８が第１の情報を制御部から送信情報の第１の情報を取得したか否かを判定し、第１の情報を取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ８０４に移行し、第２の情報を取得した場合（Ｎｏ）にはステップＳ８０５に移行する。なお、送信情報である第１の情報と第２の情報を決められた期間取得できない場合にはステップＳ８０１に移行する。

ステップＳ８０４では、送信部４０８の変調部７０３が基準波を第１の位相だけ偏移させた第１の変調信号を生成する。本例では、位相偏移部７１０の出力信号を、変調部７０３の出力として直接出力する。図９の送信信号を参照。＋１は第１の情報を示す。

ステップＳ８０５では、送信部４０８の変調部７０３が基準波を第２の位相だけ偏移させた第２の変調信号を生成する。本例では、位相偏移部７１０の出力信号を、例えば変調部７０３で−１倍して出力する。図９の送信信号を参照。−１は第２の情報を示す。

ステップＳ８０６では、送信部４０８の変調部７０３から出力された第１の変調信号または第２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の変調信号または第２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の変調信号または第２の変調信号を出力し、結合部４０６で電力信号に重畳させて第１の重畳信号を生成する。なお、結合部４０６と送信部４０８の間にさらに増幅器を設けて第１の重畳信号を増幅させてもよい。

ステップＳ８０７では、送信情報があるか否かを送信部４０８が判定し、送信情報がある場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ８０１に移行し、送信情報がない場合（Ｎｏ）には処理を終了する。

給電中でない場合にはステップＳ８０８で第２の通信処理をして、ステップＳ８０９で第２の通信処理により得られた通信信号を出力する。
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１０、図１１を用いて説明する。図１０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１１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１１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Ｓ１００１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Ｓ１００２に移行し、給電中でない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１００７に移行する。図１１において電力信号に変調信号が重畳された重畳信号の波形１１０１は実線で示されている。

ステップＳ１００２では調整部４１０が調整部４１０は図１１に示される検出した交流電力のゼロクロス１１０２とゼロクロス１１０３のタイミングを用いて、電力信号の周波数を推定して基準波を生成する。図１１に示す破線により示されている正弦波形１１０４を生成する。

続いて、調整部４１０は基準波の位相を第１の位相だけ偏移する。本例では＋π／２位相を進める。図１１に示す波形１１０５を参照。
ステップＳ１００３では送信部４０８が第２の重畳情報を取得したか否かを判定し、第２の重畳情報を取得した場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１００４に移行し、第２の重畳情報を取得できない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１１０１に移行する。図１１の第２の重畳情報を参照。

ステップＳ１００４では、受信部４０９の乗算部７０６が第２の重畳信号に、位相偏移部７１１で生成した基準波の位相を第１の位相だけ偏移させ信号を乗算する。
本例では、受信フィルタ部７０４から出力した第２の重畳信号を、受信増幅部７０５を用いて予め決められたレベルにされた第２の重畳信号を取得し、位相偏移部７１１で生成した基準波の位相を第１の位相だけ偏移させ信号を乗算する。

ステップＳ１００５では、受信部４０９の復調部７０７がステップＳ１００４で生成された信号を復調して受信信号を生成する。例えば、乗算した結果（信号）を低域フィルタに通し、その後に低域フィルタから出力された信号の振幅を計測し、決められた閾値を越えているか否かを判定し、受信信号（２値：＋１、−１）を生成する。図１１の受信信号を参照。図１１の＋１は受信信号である第１の情報を示し、−１は受信信号である第２の情報を示す。

ステップＳ１００６では、受信部４０９の受信信号をデコードして制御部に出力する。
給電中でない場合にはステップＳ１００７で第２の通信処理をして、ステップＳ１００８で第２の通信処理により得られた通信信号を制御部に出力する。

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、非接触電力通信を効率よく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 変調部、
７０４ 受信フィルタ部、
７０５ 受信増幅部、
７０６ 乗算部、
７０７ 復調部、
７０８ ゼロクロス検出部、
７０９ 同期部、
７１０ 位相偏移部、

Claims (8)

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、前記電力信号と同じ周波数で且つ前記電力信号に同期した基準波を生成し、前記基準波を第１の位相及び前記第１の位相と異なる第２の位相だけ位相偏移して出力する調整部と、
   前記充電装置に送信する情報により前記基準波の位相を第１の位相及び第２の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号及び第２の変調信号を生成し、生成した前記第１の変調信号及び前記第２の変調信号を前記電力信号に重畳し第１の重畳信号を生成して前記充電装置に送信する送信部と、
   前記充電装置から前記電力信号に重畳して送信される第２の重畳信号を受信し、受信した第２の重畳信号と前記基準波の位相を前記第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する受信部と、
   を備えることを特徴とする給電装置。
2. 前記調整部は、
   前記第１の変調信号を前記電力信号に直交させるための調整値を用いて前記第１の位相を調整し、
   前記第２の変調信号を前記電力信号に直交させるための調整値を用いて前記第２の位相を調整する、ことを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 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、前記電力信号と同じ周波数で且つ前記電力信号に同期した基準波を生成し、前記基準波を第３の位相及び前記第３の位相と異なる第４の位相だけ位相偏移して出力する調整部と、
   前記給電装置に送信する第３の情報により前記基準波の位相を第３の位相及び第４の位相だけ偏移させる変調をして第３の変調信号及び第４の変調信号を生成し、生成した前記第３の変調信号及び前記第４の変調信号を前記電力信号に重畳し第２の重畳信号を生成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給電装置から送信される第１の重畳信号を受信し、前記基準波の位相を前記第３の位相だけ偏移させた信号と受信した第１の重畳信号とを乗算し、乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する受信部と、
   を備えることを特徴とする充電装置。
4. 前記調整部は、
   前記第３の変調信号を前記電力信号に直交させるための調整値を用いて前記第３の位相を調整し、
   前記第４の変調信号を前記電力信号に直交させるための調整値を用いて前記第４の位相を調整する、ことを特徴とする請求項３に記載の給電装置。
5. 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交流電力の送電が開始されると、前記交流電力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、前記電力信号と同じ周波数の基準波を生成し、
   前記充電装置に送信する第１の情報を取得すると、前記基準波の位相を第１の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号を生成し、
   前記充電装置に送信する前記第１の情報と異なる第２の情報を取得すると、前記基準波の位相を前記第１の位相と異なる第２の位相だけ偏移させる変調をして第２の変調信号を生成し、
   生成した前記第１の変調信号及び前記第２の変調信を前記電力信号に重畳して前記充電装置に送信し、
   前記交流電力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の重畳信号と前記基準波の位相を前記第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、
   乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する、
   処理を実行することを特徴とする給電方法。
6. 非接触充電に用いる充電方法であって、
   給電装置から送電される交流電力を、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、前記電力信号と同じ周波数の基準波を生成し、
   前記給電装置に送信する第３の情報を取得すると、前記基準波の位相を第３の位相だけ偏移させる変調をして第３の変調信号を生成し、
   前記給電装置に送信する前記第３の情報と異なる第４の情報を取得すると、前記基準波の位相を前記第３の位相と異なる第４の位相だけ偏移させる変調をして第４の変調信号を生成し、
   生成した前記第３の変調信号及び前記第４の変調信号を、前記電力信号に重畳して第２の重畳信号を前記給電装置に送信し、
   前記交流電力に重畳して前記給電装置から送信される第１の重畳信号を受信し、
   受信した第１の重畳信号と前記基準波の位相を前記第３の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、
   乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する、
   処理を実行することを特徴とする充電方法。
7. 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交流電力の送電が開始されると、前記交流電力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、前記電力信号と同じ周波数の基準波を生成し、
   前記充電装置に送信する第１の情報を取得すると、前記基準波の位相を第１の位相だけ偏移させる変調をして第１の変調信号を生成し、
   前記充電装置に送信する前記第１の情報と異なる第２の情報を取得すると、前記基準波の位相を前記第１の位相と異なる第２の位相だけ偏移させる変調をして第２の変調信号を生成し、
   生成した前記第１の変調信号及び前記第２の変調信を前記電力信号に重畳して前記充電装置に送信し、
   前記交流電力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の重畳信号と前記基準波の位相を前記第１の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、
   乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する、
   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。
8. 非接触充電に用いる充電プログラムであって、
   給電装置から送電される交流電力を、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、前記電力信号と同じ周波数の基準波を生成し、
   前記給電装置に送信する第３の情報を取得すると、前記基準波の位相を第３の位相だけ偏移させる変調をして第３の変調信号を生成し、
   前記給電装置に送信する前記第３の情報と異なる第４の情報を取得すると、前記基準波の位相を前記第３の位相と異なる第４の位相だけ偏移させる変調をして第４の変調信号を生成し、
   生成した前記第３の変調信号及び前記第４の変調信号を、前記電力信号に重畳して第２の重畳信号を前記給電装置に送信し、
   前記交流電力に重畳して前記給電装置から送信される第１の重畳信号を受信し、
   受信した第１の重畳信号と前記基準波の位相を前記第３の位相だけ偏移させた信号とを乗算し、
   乗算した結果を用いて復調をして受信情報を抽出する、
   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。
   

Images