JP2013244825A - 給電装置、充電装置、給電方法、および充電方法 - Google Patents

給電装置、充電装置、給電方法、および充電方法 Download PDF

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Abstract

【課題】非接触給電用の給電信号に通信信号を重畳して通信を行なうときに、ノイズの影響により通信が不安定になることを防止する給電装置、充電装置、および通信方法を提供する。
【解決手段】給電装置3は、給電装置3から送信する第1の通信信号の周波数を複数の第1のチャネルから選択する構成を有する。そして、給電装置3は、給電信号の送電前に、複数の第1のチャネルに乗っているノイズの雑音レベルを測定する。さらに、給電装置3は、測定した雑音レベルを参照し、第1のチャネルの中から雑音レベルが第1の通信信号の信号レベルに対して十分に低く、安定した通信を行なうことが可能な第1のチャネルを抽出する。そして、充電を行なう際に、給電装置3は、抽出した第1のチャネルに対応する周波数の第1の通信信号を生成し、充電装置7に送電する充電用の給電信号に生成した第1の通信信号を重畳することで充電装置7との情報通信を行なう。
【選択図】図2

Description

非接触充電を行なう給電装置、充電装置、および通信方法に関する。
近年、電気自動車(Electric Vehicle)やプラグインハイブリッド車(Plug−in Hybrid Car)などの車両の充電に非接触充電が用いられている。この給電システムの非接触充電の方式として、磁界共鳴方式や電磁誘導方式などのコイルを介した電力伝送が用いられている。そして、電力伝送用のコイルを介して送電される充電用の交流電力である給電信号に、通信信号を重畳させる重畳通信を行なうことにより、給電装置と充電装置との間で充電に必要な情報通信を行なうことが提案されている。
特許文献1には、クリーンルーム内に敷設した無端状の軌道に沿って配線されたループ状の電力線と、この電力線から非接触で誘導した電力を利用して、搬送物の自動移載を行いながら、軌道上を走行する台車と、台車の間で通信を行う。また、この台車の搬送に関する制御を行う搬送制御装置を備え、電力線に供給される電力に対し、この電力周波数とは異なるデジタル変調を行った周波数の通信信号を重畳する。これにより、台車および搬送制御装置間で台車の搬送に関する情報の送受信を行うことが提案されている。
特許文献2には、給電装置は、交流電力を出力するキャリア発振器と、キャリア発振器より出力される交流電力に、ASK変調方式を用いて制御信号を重畳するASK変調器と、ASK変調器で変調された交流電力を増幅する電力増幅器とを備える。さらに、給電装置は、電力増幅器で増幅された交流電力を送信する第1共鳴コイルを備える。そして、電気自動車に設けられる充電装置は、第1共鳴コイルより送信された交流電力を受信する第2共鳴コイルと、受信された交流電力を復調して、制御信号を取り出すASK復調器とを備える。また、充電装置は、受信された交流電力を整流し、整流して得られる直流電力をバッテリに供給する整流器を備えることが提案されている。
特許文献3には、車両充電システムは、道路側に設けられた複数の一次自己共振コイルと、車両に設けられた複数の二次自己共振コイルとを備え、一次自己共振コイルから二次自己共振コイルへ給電する。それぞれの一次自己共振コイルは、隣り合う一次自己共振コイルに対し互いの共振周波数を異ならせる。それぞれの二次自己共振コイルは、隣り合う二次自己共振コイルに対し互いの共振周波数を異ならせることが提案されている。
特許文献4には、給電装置は、受電状態である受電装置が所定の範囲内に存在することを検出した際に受電装置に識別情報を付与する。そして、受電装置は、給電装置から識別情報が付与された場合、受電装置を受電状態から受電停止状態に変更するように制御した後に、受電装置を受電停止状態から受電状態に変更するように制御する。これにより、給電装置から再び識別情報が付与されるようにすることが提案されている。
以上のように、給電装置と充電装置の双方が備える電力伝送用のコイルを用いて通信を行なうことにより、給電装置と充電装置との通信のために、無線通信などの送受信系の機器を別に設置しなくても良く、コストを削減することができる。
しかしながら、上記のような非接触充電における重畳通信では、隣接する給電装置、充電装置、車両、およびその他の電気機器などから発生するノイズ、または、他の通信信号の混信によるノイズの影響により通信が不安定になるという問題がある。
特開平11−288314号公報 特開2010−68632号公報 特開2011−200052号公報 特開2011−234508号公報
本発明は、非接触給電用の給電信号に通信信号を重畳して通信を行なうときに、ノイズの影響により通信が不安定になることを防止する給電装置、充電装置、および通信方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、非接触で充電装置に充電用の交流電力である給電信号を送信する給電部と、前記充電装置から送信されてくる通信信号を受信し、かつ、指定されたチャネルの周波数の通信信号を生成し、該生成した通信信号を前記給電信号に重畳する通信部と、複数のチャネルについて、各チャネルに対応する周波数を示す周波数情報と、各チャネルが使用可能か使用不可能かを示す使用可否情報とを対応付けて記憶する記憶部と、前記通信部の動作を制御し、かつ、前記記憶部の情報の書き換えを行なう通信制御部と、を備え、前記通信制御部は、隣接する給電装置で使用されているチャネルを示す信号を取得し、前記使用されているチャネルに対応する前記記憶部の使用可否情報を使用不可能とし、前記使用されているチャネル以外のチャネルに対応する前記記憶部の使用可否情報を使用可能とし、前記充電装置と通信をする際に、前記記憶部から使用可否情報が使用可能であるチャネルを抽出し、該抽出した前記使用可能であるチャネルに対応する周波数情報が示す周波数の通信信号を生成することを特徴とする。
開示した給電装置、充電装置、および通信方法によれば、非接触給電用の給電信号に通信信号を重畳して通信を行なうときに、ノイズの影響により通信が不安定になることを防止する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構成図である。 実施の形態1に係る給電システムの一実施例を示すシステム構成図である。 図2に示したコンピュータ装置の一実施例を示すブロック図である。 図2に示した第1のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。 図2に示した第2のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。 実施の形態1に係る給電装置の構成の一実施例を示すブロック図である。 実施の形態1に係る充電装置の構成の一実施例を示すブロック図である。 実施の形態1に係る雑音レベルの調査処理手順の一実施例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る雑音レベルの調査処理時の第1のチャネルテーブルのデータの変化の一実施例を示す説明図である。 実施の形態1に係る第1の通信信号で使用する第1のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る第2の通信信号で使用する第2のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。 実施の形態2に係る給電システムの一実施例を示すシステム構成図である。 図12に示した第1のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。 図12に示した第3のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。 実施の形態2に係る第1の通信信号で使用する第1のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。
以下に図面を参照して、この発明に係る給電装置、充電装置、および通信方法の実施の形態1を詳細に説明する。
(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係る給電装置、充電装置、および通信方法の特徴について説明する。
実施の形態1に係る発明は、チャージステーションにおいて、給電装置と、車両が備える充電装置との間で、通信信号を充電用の交流電力である給電信号に重畳させて通信を行なう構成に適用するものである。そして、実施の形態1に係る発明は、隣接する給電装置、充電装置、車両、およびその他の電気機器などから発生するノイズ、および他の通信信号の混信など、周辺環境に起因するノイズが通信信号に与える影響を低減する機能を提供する。
このために、給電装置は、給電装置から送信する第1の通信信号の周波数を複数の第1のチャネルから選択する構成を有する。そして、給電装置は、給電信号の送電前に、各第1のチャネルに乗っているノイズの雑音レベルを測定する。
さらに、給電装置は、測定した各第1のチャネルに乗っているノイズの雑音レベルを参照し、各第1のチャネルの中から、ノイズの雑音レベルが第1の通信信号の信号レベルに対して十分に低く、安定した通信を行なうことが可能な第1のチャネルを抽出する。そして、給電装置は、抽出した第1のチャネルに対応する周波数の第1の通信信号(以下、第1のチャネルの第1の通信信号という。)を生成し、充電装置に送電する給電信号に生成した第1の通信信号を重畳することで充電装置との情報通信を行なう。
以上のように、周辺環境に起因するノイズの影響が少ない第1のチャネルの第1の通信信号を用いて情報通信を行なうので、安定した通信を行なうことができるという効果を奏する。
以下に、図面を参照して、この発明に係る給電装置、充電装置、および通信方法の実施の形態1を詳細に説明する。
(給電システムのシステム構成)
まず、実施の形態1に係る給電システムを適用するチャージステーションの構成について説明する。また、以下の説明では、給電装置で第1の通信信号の周波数として選択可能な第1のチャネルの中で、安定した通信ができるチャネルが1つ以上あることを前提として説明する。また、給電装置から出力される信号を第1の通信信号、充電装置7から出力される信号を第2の通信信号、管理装置4から出力される信号を第3の通信信号という。
図1は、チャージステーションの一実施例を示す構成図である。
チャージステーション1では、駐車エリア2a〜2dのそれぞれに設置されている給電装置3a〜3dと、給電装置3a〜3dに供給する電力量などを管理する管理装置4とが給電線5で接続されている。そして、図1に示す電気自動車などの車両6には、車両6に搭載されている二次電池を充電するための充電装置7が備えられている。また、管理装置4は、系統電源8に接続され、系統電源8から供給される電力を給電装置3a〜3dに分配している。さらに、管理装置4は、通信機能を有し、ネットワーク9を介してサーバ10に接続されている。なお、図1に示すように以下の説明では、チャージステーション1の給電装置3が4台である場合について説明する。また、以下の説明では、駐車エリア2とは、駐車エリア2a〜2dのいずれか一つを示すものとする。また、給電装置3とは、給電装置3a〜3hのいずれか一つを示すものとする。
次に、実施の形態1に係る給電システムのシステム構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る給電システムの一実施例を示すシステム構成図である。
給電システム20では、給電装置3と、管理装置4とが、給電線5を用いた電力線通信、LAN(Local Area Network)、無線通信、またはインターネットなどのネットワークを介して通信可能に接続されている。なお、図1に示すように以下の説明では、給電装置3と管理装置4とは、それぞれが給電線5で接続され、その給電線5を用いた電力線通信を行なっているものとする。
また、管理装置4は、給電装置3の中に構成されていても良い。そして、管理装置4は、複数の給電装置3に備えられていても良いし、チャージステーション1にある複数の給電装置3のうちいずれか一つに備えられていても良い。以下の説明では、説明の簡単化のため、管理装置4は、給電装置3と別に設けられ、1台の管理装置4によりチャージステーション1内にある各給電装置3の制御をするものとする。
そして、給電システム20では、磁界共鳴方式、または電磁誘導方式などの非接触給電用のコイルを介して給電信号を、給電装置3から充電装置7に送電することにより、充電装置7が備える二次電池を充電する。さらに、給電システム20は、給電信号に第1の通信信号、および第2の通信信号を重畳させることで、給電装置3と充電装置7との間で重畳通信を行なう。
そして、給電システム20では、管理装置4と、充電装置7とが電力線通信、LAN(Local Area Network)、無線通信、またはインターネットを介して通信可能に接続されている。また、管理装置4と充電装置7とは、給電装置3を介して通信を行なうように構成されても良い。この場合には、充電装置7から管理装置4へ第1の通信信号を送信する場合、給電装置3と充電装置7との間で重畳通信を行い、さらに、給電装置3は、充電装置7から受信した第1の通信信号を電力線通信により管理装置4に送信することになる。また、管理装置4から充電装置7へ第3の通信信号を送信する場合、給電装置3と管理装置4との間で電力線通信を行い、さらに、給電装置3は、管理装置4から受信した第3の通信信号を重畳通信により充電装置7に送信することになる。なお、以下の説明では、説明の簡単化のため、管理装置4と、充電装置7とは、無線通信により通信を行なっているものとする。
給電装置3は、給電制御部21と、第1の通信部22と、給電部23と、一次コイル24と、第1のチャネルテーブル201とを有する。
給電制御部21は、CPU(Central Processing Unit)などの演算部を有するコンピュータ装置である。給電部23は、管理装置4と給電線5とを介して系統電源8と接続されている。また、給電制御部21は、給電部23と信号線により接続されている。これにより、給電制御部21は、給電制御用の信号を給電部23に送信することで、給電部23を制御して給電信号の出力制御などを行なう。
さらに、給電制御部21は、第1の通信部22と信号線により接続されている。そして、給電制御部21は、管理装置4、および充電装置7に送信するデジタルデータを第1の通信部22に出力する。また、給電制御部21は、第1の通信部22の起動、および休止を制御する。
第1の通信部22は、CPUなどの演算部を有するコンピュータ装置である第1の通信制御部を有する。そして、第1の通信部22の各構成要素を第1の通信制御部が制御することにより、給電制御部21から入力される充電装置7に送信するデジタルデータを、アナログ信号である第1の通信信号に変換して給電部23に出力する。これにより、第1の通信部22は、第1の通信信号を給電信号に重畳させる。そして、給電信号に第1の通信信号を重畳した重畳信号は、給電部23の一次コイル24を介して充電装置7に送電される。なお、第1の通信制御部は、給電制御部21の一部の機能であっても良い。また、第1の通信制御部は、第1の通信部22とは別に外部に設けられたコンピュータ装置であっても良い。
また、第1の通信部22は、第1の通信制御部が制御され、給電制御部21から入力される管理装置4に送信するデジタルデータを、アナログ信号である第1の通信信号に変換して給電線5に出力する。これにより、第1の通信部22は、給電線5を介して第1の通信信号を管理装置4に送信する。
また、第1の通信部22は、給電装置3が充電装置7から受電した、給電信号に第2の通信信号を重畳した重畳信号から、第2の通信信号を抽出する。そして、第2の通信信号を給電制御部21で認識可能なデジタルデータに変換して給電制御部21に出力する。
さらに、第1の通信部22は、給電線5を介して管理装置4から送信される第3の通信信号を受信し、受信した第3の通信信号を給電制御部21で認識可能なデジタルデータに変換して給電制御部21に出力する。
給電部23は、管理装置4を介して系統電源8から供給される交流電力を、充電用の交流電力である給電信号に変換する。また、給電部23は、給電制御部21から入力される制御信号に応じて、一次コイル24を介して充電装置7に給電信号を送電する。
第1のチャネルテーブル201は、給電装置3が有する記憶部に記憶されている。そして、第1のチャネルテーブル201は、第1の通信信号のチャネルの情報(以下、第1のチャネル情報という。)を有している。第1のチャネル情報は、第1のチャネル番号(第1のチャネル番号情報)と、第1の周波数(第1の周波数情報)と、雑音レベルとを有する情報である。
なお、給電中以外においては、給電装置3は充電装置7との間で、第1の通信信号と第2の通信信号とを送受信するコイル間通信を行なう。すなわち、通信信号のみを送受信することで、給電装置3と充電装置7とは、通信を行なう。また、以下の説明において、単に通信信号という場合には、第1の通信信号と、第2の通信信号のどちらも含むものとする。また、重畳通信と通信信号のみを送受信する通信をまとめて非接触通信という。
充電装置7は、充電制御部25と、第2の通信部26と、充電部27と、二次コイル28と、第2の無線通信部29と、第2のチャネルテーブル202とを有する。
充電制御部25は、CPU(Central Processing Unit)などの演算部を有するコンピュータ装置である。そして、充電制御部25は、第2の通信部26、および充電部27と信号線により接続されている。これにより、充電制御部25は、第2の通信部26に、給電装置3に送信する情報をデジタルデータとして出力する。また、充電制御部25は、充電制御用の信号を充電部27に送信することで、充電部27を制御して二次電池の充電制御を行なう。
第2の通信部26は、CPUなどの演算部を有するコンピュータ装置である第2の通信制御部を有する。そして、第2の通信部26の各構成要素を第2の通信制御部が制御することにより、充電制御部25から入力される給電装置3に送信するデジタルデータを、アナログ信号である第2の通信信号に変換して充電部27に出力する。これにより、第2の通信部26は、第2の通信信号を給電信号に重畳させる。そして、給電信号に第2の通信信号を重畳した重畳信号は、二次コイル28を介して給電装置3に送信される。なお、第2の通信制御部は、充電制御部25の一部の機能であっても良い。また、第2の通信制御部は、第2の通信部26とは別の外部のコンピュータ装置であっても良い。
第2の通信部26は、第2の通信制御部に制御され、充電制御部25から入力される管理装置4に送信するデジタルデータを、アナログ信号である第2の通信信号に変換して、無線通信用のアンテナを有する第2の無線通信部29に出力する。これにより、第2の通信部26は、第2の無線通信部29を介して第2の通信信号を管理装置4に送信する。
さらに、第2の通信部26は、二次コイル28が給電装置3から受信した給電信号に第1の通信信号を重畳した重畳信号から第1の通信信号を抽出し、抽出した第1の通信信号を充電制御部25で認識可能なデジタルデータに変換して充電制御部25に出力する。
また、第2の通信部26は、第2の無線通信部29を介して管理装置4から送信されてくる第3の通信信号を受信し、受信した第3の通信信号を充電制御部25で認識可能なデジタルデータに変換して充電制御部25に出力する。
充電部27は、二次コイル28で受電した給電信号を整流して図示しない二次電池に供給する。これにより、充電部27は、二次電池を充電する。
また、第2のチャネルテーブル202は、充電装置7が有する記憶部に記憶されている。そして、第2のチャネルテーブル202は、第2の通信信号のチャネルの情報(以下、第2のチャネル情報という。)を有している。第2のチャネル情報は、第2のチャネル番号(第2のチャネル番号情報)と、第2の周波数(第2の周波数情報)とを有する情報である。
なお、給電中以外のときにおいて、充電装置7は給電装置3との間で、第1の通信信号と第2の通信信号とを送受信するコイル間通信を行なう。すなわち、通信信号のみを送受信することで、給電装置3と充電装置7とは、通信を行なう。
管理装置4は、管理制御部30と、第3の通信部31と、第3の無線通信部32とを有する。
管理制御部30は、CPU(Central Processing Unit)などの演算部を有するコンピュータ装置である。そして、管理制御部30は、系統電源8と給電線により接続され、系統電源8から供給される電力を各給電装置3に分配する。
また、管理制御部30は、第3の通信部31と信号線により接続されている。そして、管理制御部30は、給電装置3を管理する情報のデジタルデータを第3の通信部31に出力する。
第3の通信部31は、CPUなどの演算部を有するコンピュータ装置である第3の通信制御部を有する。そして、第3の通信部31の各構成要素は、第3の通信制御部により制御され、管理制御部30から入力される給電装置3に送信するデジタルデータを、電力線通信を用いて給電線5を介して給電装置3に送信する。
また、第3の通信部31は、第3の通信制御部に制御され、管理制御部30から入力される充電装置7に送信するデジタルデータを、アナログ信号である第3の通信信号に変換して、第3の無線通信部32に出力する。これにより、第3の通信部31は、第3の無線通信部32を介して第3の通信信号を充電装置7に送信する。
さらに、第3の通信部31は、第1の通信部22から給電線5を用いた電力線通信を利用して入力される第1の通信信号を受信し、受信した第1の通信信号を管理制御部30で認識可能なデジタルデータに変換して管理制御部30に出力する。
また、第3の通信部31は、第3の無線通信部32を介して充電装置7から送信された第2の通信信号を受信し、受信した第2の通信信号を管理制御部30で認識可能なデジタルデータに変換して管理制御部30に出力する。
(コンピュータ装置のハードウェア構成)
つぎに、図2に示したコンピュータ装置(給電制御部21、第1の通信制御部、充電制御部25、第2の通信制御部、管理制御部30、および第3の通信制御部)のハードウェア構成について説明する。なお、給電制御部21と、第1の通信制御部とを合わせて第1の制御部という。また、充電制御部25と、第2の通信制御部とを合わせて第2の制御部という。さらに、管理制御部と、第3の通信制御部とを合わせて第3の制御部という。
図3は、図2に示したコンピュータ装置の一実施例を示すブロック図である。
図3において、コンピュータ装置は、制御部301と、記憶部302と、読取装置303と、記録媒体304と、表示装置305と、通信インターフェイス306(通信I/F)と、入出力インターフェイス307(入出力I/F)と、を備えている。また、各構成要素は、バス300により接続されている。
制御部301には、例えば、CPU、マルチコアCPU、FPGA(Field Programmable Gate Array)およびPLD(Programmable Logic Device)などを採用することができる。そして、制御部301は、コンピュータ装置全体の制御をする。
記憶部302には、例えば、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などのメモリや、HD(Hard Disk)などを採用することができる。そして、ROMは、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。RAMは、制御部301のワークエリアとして使用される。HDは、OS(Operating System)、アプリケーションプログラム、ファームウェアなどのプログラム、および各種データを記憶している。なお、HDは、HDD(Hard Disk Drive)を介してバス300に接続され、HDDが制御部301に制御されることにより、データのリード/ライトが行なわれる。
読取装置303には、例えば、FDD(Floppy Disk Drive)、CDD(Compact Disc Drive)、DVDD(Digital Versatile Disk Drive)、BDD(Blu−ray Disk Drive:登録商標)およびUSB(Universal Serial Bus)などを採用することができる。そして、読取装置303は、制御部301に制御され、着脱可能な記録媒体304のデータのリード/ライトを行なう。
記録媒体304には、例えば、FD(Floppy Disk)、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disk)、BD(Blu−ray Disk:登録商標)、およびフラッシュメモリなどを採用することができる。そして、記録媒体304は、読取装置303を介してバス300に接続され、制御部301が読取装置303を制御することにより、データのリード/ライトが行なわれる。
表示装置305には、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal Display)、PDP(Plasma Display Panel)およびOELD(Organic Electroluminescence Display)などを採用することができる。そして、表示装置305は、バス300に接続され、制御部301に制御されることにより、各種情報を表示する。
通信インターフェイス306には、例えば、モデムやLANアダプタなどを採用することができる。そして、通信インターフェイス306は、LAN、およびインターネットなどのネットワークを介して、コンピュータ装置と他の装置とを通信可能に接続する。
入出力インターフェイス307は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、スキャナ、およびプリンタなどと接続され、接続された装置で入力された情報を受信し、バス300を介して制御部301に出力する。また、入出力インターフェイス307は、制御部301から出力された情報がバス300を介して入力されると、接続された各種装置にその情報を出力する。
実施の形態1の第1のチャネルテーブル201は、給電制御部21の記憶部302と第1の通信部22の記憶部302とのいずれか一つ以上に記憶されている。また、第2のチャネルテーブル202は、充電制御部25の記憶部302と第2の通信部26の記憶部302とのいずれか一つ以上に記憶されている。なお、同じ装置内であれば、各チャネルテーブルを記憶している記憶部302を有する制御部が休止状態であっても、もう一方の起動中の制御部301からチャネルテーブルにアクセス可能に接続されている。例えば、第1のチャネルテーブル201が給電制御部21の記憶部302に記憶されている場合、給電制御部21が休止状態になったときには、起動中である第1の通信部22が給電制御部21の記憶部302を駆動し、チャネルテーブルにアクセスすることができる。
また、第1のチャネルテーブル201は、給電制御部21と、第1の通信部22とがアクセス可能に接続されている給電装置3が有する記憶部302に記憶されている構成でも良い。第2のチャネルテーブル202は、充電制御部25と、第2の通信部26とがアクセス可能に接続されている充電装置7が有する記憶部302に記憶されている構成でも良い。
(第1のチャネルテーブル201の記憶内容)
次に、図2に示した第1のチャネルテーブル201の記憶内容について説明する。
図4は、図2に示した第1のチャネルテーブル201の記憶内容の一実施例を示す説明図である。
第1のチャネルテーブル201には、第1のチャネル情報を格納している。そして、図4において、第1のチャネル情報は、第1のチャネル情報401で示すように、第1のチャネルテーブル201の各行に1つずつ格納されている。また、第1のチャネルテーブル201には、少なくとも2つ以上の第1のチャネル情報が格納されている。
第1のチャネル番号は、第1の通信信号の第1のチャネルを識別するための識別子である。
第1の周波数は、第1のチャネルに対応する中心周波数を示している。なお、実際には、中心周波数から広がるある程度の周波数帯域を見込んでおき、各チャネルの周波数帯域が重ならないようにすると良い。
雑音レベルは、第1のチャネルに乗っているノイズの雑音レベルを示している。なお、図4では、雑音レベルを受信したノイズの電力値として格納しているが、例えばデシベル換算して格納するなど、データ形式は適宜選択しても良い。
以下の説明では、第1のチャネル番号Aに対応する周波数で生成された第1の通信信号のことを、チャネルAの第1の通信信号という。なお、Aは第1のチャネルテーブル201に格納されている第1のチャネル番号の任意の番号(識別子)である。
(第2のチャネルテーブル202の記憶内容)
次に、図2に示した第2のチャネルテーブル202の記憶内容について説明する。
図5は、図2に示した第2のチャネルテーブル202の記憶内容の一実施例を示す説明図である。
第2のチャネルテーブル202には、第2のチャネル情報を格納している。そして、図5において、第2のチャネル情報は、第2のチャネル情報501で示すように、第2のチャネルテーブル202の各行に1つずつ格納されている。また、第2のチャネルテーブル202には、少なくとも2つ以上の第2のチャネル情報が格納されている。
第2のチャネル番号は、第2の通信信号のチャネルを識別するための識別子である。また、第2のチャネル番号1′と第1のチャネル番号1とは対応している。すなわち、第1のチャネル番号と、第2のチャネル番号とで、識別子の同じチャネル同士が対応している。
そして、給電装置3から送信する第1の通信信号の周波数が第1のチャネル番号1に対応する周波数であった場合、充電装置7から送信する第2の通信信号の周波数には、第2のチャネル番号1′に対応する周波数を使用する。よって、第2のチャネルテーブル202には、少なくとも第1のチャネルテーブル201に格納されている第1のチャネル情報以上の数の第2のチャネル情報が格納されている。
第2の周波数は、第2のチャネルに対応する中心周波数を示している。なお、実際には、中心周波数から広がるある程度の周波数帯域を見込んでおき、各チャネルの周波数帯域が重ならないようにすると良い。
以下の説明では、第2のチャネル番号A′に対応する周波数で生成された第2の通信信号のことを、チャネルA′の第2の通信信号という。なお、A′は第2のチャネルテーブル202に格納されている第2のチャネル番号の任意の番号(識別子)である。
(給電装置3の構成)
次に、実施の形態1に係る給電装置3の構成について説明する。
図6は、実施の形態1に係る給電装置3の構成の一実施例を示すブロック図である。
給電装置3は、給電制御部21と、第1の通信部22と、給電部23と、一次コイル24と、第1のチャネルテーブル201とを備えて構成される。なお、以下の説明では、第1のチャネルテーブル201は、第1の通信部22の記憶部302に記憶されているものとする。ただし、第1のチャネルテーブル201は、給電制御部21、および第1の通信部22からのアクセスが可能であれば、給電装置3が有する記憶部302のいずれの記憶領域に記憶されていても良い。なお、図示しないが、給電装置3に、第1の無線通信部を備えていても良い。この場合には、第1の無線通信部は、図示しないが信号生成部604に接続されているものとする。そして、第1の無線通信部は、信号生成部604より第1の通信信号が入力されることにより、第1の通信信号を外部の装置に送信する。
給電制御部21には、図3に示すコンピュータ装置を採用することができる。そして、給電制御部21は、第1の通信部22と、給電部23と、第1の通信部22の記憶部302と、接続されている。これにより、給電制御部21は、給電制御用の信号を給電部23に出力し、給電部23の動作を制御して充電用の交流電力である給電信号の出力制御などを行なう。また、給電制御部21は、第1の通信部22の起動、および休止を切替える制御をする。さらに、給電制御部21は、第1の通信部22に、充電制御に用いる情報などを示すデジタルデータを出力する。
第1の通信部22は、第1の通信制御部601と、発振部602と、符号部603と、信号生成部604と、復号部605と、フィルタ606と、波形整形部607と、駆動部608と、結合部609と、受信強度計測部610とを備えている。なお、発振部602と、符号部603と、信号生成部604と、復号部605とは、図3に示すコンピュータ装置である第1の通信制御部601の機能の一部としても良い。また、第1の通信制御部601は、給電制御部21の一部の機能であっても良いし、第1の通信部22の外部に独立して設けられていても良い。以下の説明においては、説明の簡単化のため、第1の通信制御部601は、第1の通信部22に含まれるものとして説明する。
第1の通信制御部601には、図3に示すコンピュータ装置を採用することができる。そして、第1の通信制御部601は、発振部602と、符号部603と、信号生成部604と、復号部605と、フィルタ606と、波形整形部607と、駆動部608と、結合部609と、受信強度計測部610との動作を制御する。
発振部602には、例えば水晶振動子とPLLシンセサイザで構成された発振回路を採用することができる。そして、発振部602は、第1の通信制御部601に制御され、選択された第1の通信信号のチャネルに対応した第1の周波数の正弦波信号を信号生成部604に出力する。
符号部603には、例えばエンコーダを採用することができる。そして、符号部603は、給電制御部21から充電装置7に送信するデジタルデータが入力されると、そのデジタルデータを符号化して、信号生成部604に出力する。
信号生成部604には、例えば変調器を採用することができる。そして、信号生成部604は、発振部602から入力される正弦波信号を、符号部603から入力されるデジタルデータを示すアナログ信号に変調し、第1の通信信号として駆動部608に出力する。また、信号生成部604の変調方式は、各種公知の方式を用いれば良い。なお、本発明の第1の通信信号の第1の周波数には、第1のチャネルテーブル201から選択された第1のチャネル番号に対応した第1の周波数を用いる。したがって、信号生成部604の変調方式は、例えば、振幅変調や位相変調などの周波数変調以外の変調方式を用いることが好ましい。また、周波数変調を行なう場合には、各チャネルに対応する第1の周波数の周波数帯域が重ならないようにすると良い。
復号部605には、例えばデコーダを採用することができる。そして、復号部605は、波形整形部607から入力される第2の通信信号を復号して、第1の通信制御部601に出力する。
フィルタ606は、例えばインピーダンス値を可変することで、信号の通過帯域を可変できるバンドパスフィルタを採用することができる。そして、フィルタ606は、第1の通信制御部601に制御されることにより、信号の通過帯域を変化させる。これにより、フィルタ606は、第1のチャネルテーブル201に格納されている第1のチャネルの信号と、第2のチャネルテーブル202に格納されている第2のチャネルの信号とを選択的に通過させる。また、フィルタ606は、第1の通信制御部601に制御され、通過させた信号を、波形整形部607、または受信強度計測部610に選択的に出力する。
なお、フィルタ606は、通過帯域が異なる複数のバンドパスフィルタで形成されても良い。この場合、フィルタ606は、第1の通信制御部601に制御されることにより、使用するバンドパスフィルタを切替え、選択的に通過させる信号の周波数を変化させる。また、フィルタ606は、通過させる信号の周波数を、第1のチャネルテーブル201に格納されている第1の周波数、および第2のチャネルテーブル202に格納されている第2の周波数を受信可能に切替できれば、他の構成を用いても良い。
波形整形部607には、例えば波形整形回路を採用することができる。そして、波形整形部607は、フィルタ606を介してアナログデータとして入力される第2の通信信号を、デジタルデータに変換する。また、波形整形部607は、デジタルデータに変換した第2の通信信号を復号部605に出力する。
駆動部608には、例えば増幅器を採用することができる。そして、駆動部608は、信号生成部604で生成された第1の通信信号を増幅して、結合部609に出力する。
結合部609には、例えばトランス結合回路を採用することができる。そして、結合部609は、駆動部608から出力される第1の通信信号を電源変換部611と整合部612との間の電力線に出力する。これにより、充電中に電源変換部611から出力された充電用の交流電力である給電信号に、駆動部608から入力された第1の通信信号を重畳させる。また、結合部609は、第2の通信信号が給電信号に重畳されている重畳信号が入力されたときに、重畳信号の一部の電力をフィルタ606に出力する分流器としても機能する。さらに、結合部609は、給電中以外で受信した信号をフィルタ606に出力する機能を有する。なお、結合部609にトランス結合回路を採用する場合には、第1の通信信号を電力線に出力するコイルと、重畳信号の一部の電力をフィルタ606に出力するコイルと、受信した信号をフィルタ606に出力するコイルと、を切替え可能に形成することが好ましい。
受信強度計測部610は、受信した信号の信号レベルを測定する。より具体的には、受信強度計測部610は、一次コイル24で受信され、フィルタ606から入力されるノイズの雑音レベルを測定する。一例としては、受信強度計測部610は、電力計を有し、フィルタ606から入力されるノイズの電力値を測定する。そして、測定した電力値を第1の通信制御部601に出力する。これにより、第1の通信制御部601は、受信強度計測部610で計測されたノイズの電力値を第1のチャネルテーブル201に格納する。なお、上記の受信強度計測部610の構成は一例であり、ノイズの雑音レベルを判定することができる情報を取得可能であれば、他の構成でも良い。
給電部23は、電源変換部611と、整合部612とを備えている。
電源変換部611は、例えば、AC−DCコンバータ、DC−DCコンバータ及びPLL周波数シンセサイザなどで構成され、系統電源8から入力される交流電力を、充電用の交流電力である給電信号に変換する。そして、給電信号を一次コイル24に出力する。なお、この電源変換部611の動作は、充電を開始するときに給電制御部21が記憶部302から電力設定値を読み出し、電力設定値を電源変換部611に指示することで行なわれている。
整合部612には、例えば整合器を採用することができる。そして、整合部612は、充電時における一次コイル24と、二次コイル28との間の電力反射を抑制する。
(充電装置7の構成)
次に、実施の形態1に係る充電装置7の構成について説明する。
図7は、実施の形態1に係る充電装置7の構成の一実施例を示すブロック図である。
充電装置7は、充電制御部25と、第2の通信部26と、充電部27と、二次コイル28と、第2の無線通信部29と、第2のチャネルテーブル202とを備えて構成される。なお、以下の説明では、第2のチャネルテーブル202は、第2の通信部26の記憶部302に格納されているものとする。ただし、第2のチャネルテーブル202は、充電制御部25、および第2の通信部26からのアクセスが可能であれば、給電装置3が有する記憶部302のいずれの記憶領域に記憶されていても良い。また、第2の無線通信部29は、図示しないが信号生成部704に接続されているものとする。そして、第2の無線通信部は、信号生成部704より第2の通信信号が入力されることにより、第2の通信信号を外部の装置に送信する。
充電制御部25には、図3に示すコンピュータ装置を採用することができる。そして、充電制御部25は、第2の通信部26と、充電部27と、第2の通信部26の記憶部302と接続されている。これにより、充電制御部25は、充電制御用の信号を充電部27に出力し、充電部27の動作を制御して二次電池713の充電制御などを行なう。また、充電制御部25は、第2の通信部26の起動、および休止を切替える制御をする。さらに、充電制御部25は、第2の通信部26に、給電制御用に用いる情報などを示すデジタルデータを出力する。
第2の通信部26は、第2の通信制御部701と、発振部702と、符号部703と、信号生成部704と、復号部705と、フィルタ706と、波形整形部707と、駆動部708と、結合部709と、受信強度計測部710とを備えている。なお、発振部702と、符号部703と、信号生成部704と、復号部705とは、図3に示すコンピュータ装置である第2の通信制御部701の機能の一部としても良い。また、第2の通信制御部701は、充電制御部25の一部の機能であっても良いし、第2の通信部26の外部に独立して設けられていても良い。以下の説明においては、説明の簡単化のため、第2の通信制御部701は、第2の通信部26に含まれるものとして説明する。
第2の通信制御部701には、図3に示すコンピュータ装置を採用することができる。そして、第2の通信制御部701は、発振部702と、符号部703と、信号生成部704と、復号部705と、フィルタ706と、波形整形部707と、駆動部708と、結合部709と、受信強度計測部710との動作を制御する。
発振部702は、例えば水晶振動子とPLLシンセサイザで構成された発振回路を採用することができる。そして、発振部702は、第2の通信制御部701に制御され、選択された第2の通信信号のチャネルに対応した第2の周波数の正弦波信号を信号生成部704に出力する。
符号部703は、例えばエンコーダを採用することができる。そして、符号部703は、充電制御部25から給電装置3に送信するデジタルデータが入力されると、そのデジタルデータを符号化して、信号生成部704に出力する。
信号生成部704は、例えば変調器を採用することができる。そして、信号生成部704は、発振部702から入力される正弦波信号を、符号部703から入力されるデジタルデータを示すアナログ信号に変調し、第2の通信信号として駆動部708に出力する。また、信号生成部704の変調方式は、各種公知の方式を用いれば良い。なお、本発明の第2の通信信号の第2の周波数には、第2のチャネルテーブル202から選択された第2のチャネル番号に対応した第2の周波数を用いる。したがって、信号生成部704の変調方式は、例えば、振幅変調や位相変調などの周波数変調以外の変調方式を用いることが好ましい。また、周波数変調を行なう場合には、各チャネルに対応する第2の周波数の周波数帯域が重ならないようにすると良い。
復号部705には、例えばデコーダを採用することができる。そして、復号部705は、波形整形部707から入力された第1の通信信号を復号して、第2の通信制御部701に出力する。
フィルタ706は、例えばインピーダンス値を可変することで、信号の通過帯域を可変できるバンドパスフィルタを採用することができる。そして、フィルタ706は、第2の通信制御部701に制御されることにより、信号の通過帯域を変化させる。これにより、フィルタ706は、第1のチャネルテーブル201に格納されている各第1のチャネルの信号と、第2のチャネルテーブル202に格納されている各第2のチャネルの信号とを選択的に通過させる。また、フィルタ706は、第2の通信制御部701に制御され、通過させた信号を、波形整形部707、または受信強度計測部710に選択的に出力する。
なお、フィルタ706は、通過帯域が異なる複数のバンドパスフィルタで形成されても良い。この場合、フィルタ706は、第2の通信制御部701に制御されることにより、使用するバンドパスフィルタを切替え、選択的に通過させる信号の周波数を変化させる。また、フィルタ706は、通過させる信号の周波数を、第1のチャネルテーブル201に格納されている第1の周波数、および第2のチャネルテーブル202に格納されている第2の周波数を受信可能に切替え可能できれば、他の構成を用いても良い。
波形整形部707には、例えば波形整形回路を採用することができる。そして、波形整形部707は、フィルタ706を介してアナログデータとして入力される第1の通信信号を、デジタルデータに変換する。また、波形整形部707は、デジタルデータに変換した第1の通信信号を復号部705に出力する。
駆動部708には、例えば増幅器を採用することができる。そして、駆動部708は、信号生成部704で生成された第2の通信信号を増幅して、結合部709に出力する。
結合部709には、例えばトランス結合回路を採用することができる。そして、結合部709は、駆動部708から出力される第2の通信信号を整合部711とAC−DC変換部712との間の電力線に出力する。これにより、受電している給電信号に、駆動部708から入力される第2の通信信号を重畳させる。また、結合部709は、第1の通信信号が給電信号に重畳されている重畳信号が入力されたときに、重畳信号の一部の電力をフィルタ706に出力する分流器としても機能する。さらに、結合部709は、給電中以外で受信した信号をフィルタ706に出力する機能を有する。なお、結合部709にトランス結合回路を採用する場合には、第2の通信信号を電力線に出力するコイルと、重畳信号の一部の電力をフィルタ706に出力するコイルと、受信した信号をフィルタ706に出力するコイルと、を切替え可能に形成することが好ましい。
受信強度計測部710は、受信した信号の信号レベルを測定する。より具体的には、受信強度計測部610は、一次コイル24で受信され、フィルタ706から入力されるノイズの雑音レベルを測定する。一例としては、受信強度計測部710は、電力計を有し、フィルタ706から入力されるノイズの電力値を測定する。そして、測定した電力値を第2の通信制御部701に出力する。これにより、第2の通信制御部701は、受信強度計測部710で計測されたノイズの電力値を第2のチャネルテーブル202に格納する。なお、上記の受信強度計測部710の構成は一例であり、ノイズの雑音レベルを判定することができる情報を取得可能であれば、他の構成でも良い。
充電部27は、整合部711と、AC−DC変換部712とを備えて構成される。
整合部711には、例えば整合器を採用することができる。そして、整合部711は、充電時における一次コイル24と、二次コイル28との間の電力反射を抑制する。
AC−DC変換部712には、例えばAC−DCコンバータを採用することができる。AC−DC変換部712は、二次コイル28で受電した交流電力である給電信号を整流し、二次電池713に供給する。
二次電池713には、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を採用することができる。ただし、二次電池713は、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い。
(雑音レベルの調査処理手順)
実施の形態1では、一次コイル24と二次コイル28との位置合わせが終了した後、充電を開始する前に、第1のチャネルテーブル201に格納されている第1の周波数について、それぞれ雑音レベルを取得する。
図8を参照して、実施形態1の雑音レベルの調査処理手順を説明する。
図8は、実施の形態1に係る雑音レベルの調査処理手順の一実施例を示すフローチャートである。また、図9は、実施の形態1に係る雑音レベルの調査処理時の第1のチャネルテーブルのデータの変化の一実施例を示す説明図である。
磁界共鳴方式や電磁誘導方式などを利用した非接触充電では、充電効率を向上させるために、給電装置3と車両6に搭載されている充電装置7との位置合わせが行なわれる。より具体的には、一次コイル24と二次コイル28との位置関係をユーザにより設定された充電効率が得られる範囲となるように、車両6を移動させる。以下の説明では、給電装置3と充電装置7との位置合わせが終了し、一次コイル24と、二次コイル28との位置合わせが終了したことを前提として説明する。また、図9に示す第1のチャネルテーブル901と第1のチャネルテーブル902は、第1のチャネルテーブル201と同じテーブルであるが、雑音レベルを調査するときのデータの移り変わりを示すために、符号を変えている。
給電装置3と充電装置7との位置合わせが終了し、給電制御部21の入出力インターフェイス307に接続されている入力装置から、充電開始を指示する信号が入力されると、給電制御部21は、給電制御を開始する。そして、給電制御部21は、雑音レベルの調査を指示する信号を、第1の通信制御部601に出力する。なお、給電装置3と充電装置7との位置合わせが終了したことを判断して、給電制御部21が自動的に給電制御を開始しても良い。
第1の通信制御部601は、雑音レベルの調査を指示する信号が入力されると、第1のチャネルテーブル201の第1のチャネル番号1を指定する(S801)。なお、2回目以降は、前回のチャネル番号をインクリメントしたチャネル番号を指定する(S806)。
そして、第1の通信制御部601は、第1のチャネルテーブル201を参照して、S801で指定した第1のチャネル番号に対応する第1の周波数を抽出する。そして、第1の通信制御部601は、フィルタ606を制御して、フィルタ606の通過帯域を指定した第1のチャネル番号に対応する第1の周波数に設定する(S802)。
次に、第1の通信制御部601は、結合部609を制御して、給電信号、及び通信信号の送受信をしないにもかかわらず、一次コイル24が受信している信号(以下、ノイズという。)をフィルタ606に出力させる。さらに、第1の通信制御部601は、フィルタ606を通過したノイズを受信強度計測部610に出力させる。受信強度計測部610は、ノイズが入力されると、入力されたノイズの電力値を測定(S803)し、測定したノイズの電力値を第1の通信制御部601に出力する。
そして、第1の通信制御部601は、入力されたノイズの電力値を第1のチャネルテーブル201に格納する(S804)。例えば、図9に示すように、第1のチャネル番号1を選択した場合、第1のチャネルテーブル901から第1のチャネルテーブル902に示すようにデータが変換する。すなわち、第1のチャネル番号1に対応する雑音レベルにデータが格納される。
次に、第1の通信制御部601は、第1のチャネルテーブル201に格納されている全ての第1のチャネル情報について、対応する第1のチャネルに乗っているノイズを測定したか否かを判定する(S805)。具体的には、S801において、第1のチャネル番号1〜7を指定した次のS805の判定では、第1のチャネルテーブル201に格納されている全ての第1のチャネルの雑音レベルを測定していないと判定する(S805にてNo)。そして、第1の通信制御部601は、指定する第1のチャネル番号をインクリメント(S806)してS801の処理を実行する。
また、S801において、図4に示す第1のチャネルテーブル201の第1のチャネル番号1から順番に指定した場合、S801でチャネル番号8を指定した次のS805の判定で、全ての第1のチャネルの雑音レベルを測定したと判定する(S805にてYes)。そして、第1の通信制御部601は、雑音レベルの調査処理を終了する。なお、雑音レベルの調査処理の終了時点において、第1のチャネルテーブルは、図4に示す第1のチャネルテーブル201のように、全ての第1のチャネルに対応する雑音レベルが格納された状態となる。
上記の説明では、第1のチャネル番号1から順番に第1のチャネル番号8までの雑音レベルを測定したが、第1のチャネルテーブル201に格納されている全ての第1のチャネルの雑音レベルが測定できれば、その順番は適宜変更しても良い。例えば、第1のチャネル番号8からデクリメントして第1のチャネル番号1まで使用可能か否かを判定しても良い。また、ランダムな順番で全ての第1のチャネル番号について使用可能か否かを判定しても良い。
(第1の通信信号の周波数の決定処理手順)
次に、雑音レベルの調査処理が完了した後に、給電装置3から送信する第1の通信信号の周波数を決定する手順について説明する。
図10を参照して、実施の形態1に係る第2の通信信号の周波数を決定する決定処理手順を説明する。
図10は、実施の形態1に係る第1の通信信号で使用する第1のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。
下記の説明では、チャージステーション1に設置されている給電装置3の数以上の、測定した雑音レベルが雑音閾値よりも低いチャネルの数があるものとする。雑音閾値とは、ノイズの影響が無視できる雑音レベルの限界値であり、実験により予め定められている値である。例えば、給電装置3から送信する第1の通信信号の信号レベルに対して、充電装置7で受信する第1の通信信号の信号レベルを測定する。そして、充電装置7で受信する第1の通信信号の信号レベルと比較して、ノイズの影響が無視できる程度の雑音レベルを雑音閾値として設定している。また、雑音閾値は、第1の通信制御部601、給電制御部21、または給電装置3が有する記憶部302に予め記憶されているものであり、必要に応じて給電制御部21に読み出されることで使用される。
まず、第1の通信制御部601は、雑音レベルの調査処理が完了すると、雑音レベルの調査処理が終了したことを示す信号を給電制御部21に出力する。
そして、給電制御部21は、雑音レベルの調査処理が終了したことを示す信号が入力されると、第1のチャネルテーブル201にアクセスし、第1のチャネル番号1を指定する(S1001)。なお、2回目以降は、前回の第1のチャネル番号をインクリメントした第1のチャネル番号を指定する(S1004)。
そして、給電制御部21は、S1001で指定した第1のチャネルテーブル201の第1のチャネル番号に対応する雑音レベルを抽出し、雑音閾値以下であるか否かを判定する(S1002)。例えば、雑音閾値は、25mWである場合には、図4において、第1のチャネル番号3〜5、7,8の第1のチャネルが、ノイズの影響が無視できる第1のチャネルであると判定される。なお、実施の形態1の場合には、下記のS1004において、第1のチャネル番号3が抽出された時点で処理が終了するので、実際には、第1のチャネル番号4〜8の判定は行なわれない。ただし、必要に応じて、第1のチャネルテーブル201に格納されている全ての第1のチャネルについて、S1002の処理を行なっても良い。
判定の結果、抽出した雑音レベルが雑音閾値よりも高い場合(S1002にてNo)、給電制御部21は、指定する第1のチャネル番号をインクリメント(S1003)してS1001の処理を実行する。
判定の結果、抽出した雑音レベルが雑音閾値以下の場合(S1002にてYes)、給電制御部21は、第1の通信信号で使用する第1のチャネルを、指定した第1のチャネル番号に対応した第1のチャネルに決定する(S1004)。そして、給電制御部21は、第1の通信信号の周波数の決定処理を終了する。
例えば、第1のチャネルテーブル201が図4である場合、第1のチャネル番号3のチャネルを、第1の通信信号で使用する第1のチャネルとして決定する。
なお、上記の説明では、第1のチャネル番号1から第1のチャネル番号をインクリメントさせて、順番に第1のチャネルテーブル201の雑音レベルと雑音閾値とを比較するようにしたが、全ての第1のチャネル番号を参照することができれば、この順番は特に限定されるものではない。例えば、第1のチャネル番号8からデクリメントして順番に第1のチャネルテーブル201の雑音レベルと雑音閾値とを比較するようにしても良い。また、ランダムに第1のチャネルテーブル201の第1のチャネル番号1から第1のチャネル番号8の雑音レベルと雑音閾値を比較するようにしても良い。
以上により、給電制御部21は、第1の通信信号が雑音に埋もれないチャネルを、第1の通信信号で使用する第1のチャネルとして選択することができる。
(第2の通信信号の周波数の決定処理手順)
次に図11を参照して、充電装置7から送信する第2の通信信号の周波数を決定する手順について説明する。以下の説明では、第1の通信信号で使用するチャネルを決定した後に、第1の通信部22が、第1の通信信号に使用する第1のチャネルの第1のチャネル番号情報を含む第1の通信信号を充電装置7に送信することを前提として説明する。
図11は、実施の形態1に係る第2の通信信号で使用する第2のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。
充電装置7の第2の通信制御部701は、使用している第1のチャネル番号の情報を含む第1の通信信号を受信(S1101)すると、第2の通信制御部701は、受信した第1の通信信号の使用している第1のチャネルを取得する(S1102)。
また、第2の通信制御部701は、S1101で判定した第1のチャネルに対応する第2のチャネル番号を、第2のチャネルテーブル202から抽出する(S1103)。具体的には、取得した第1のチャネル番号の識別子と同じ識別子をもつ第2のチャネル番号を抽出する。
そして、第2の通信制御部701は、抽出した第2のチャネル番号に対応する第2のチャネルを、第2の通信信号で使用する第2のチャネルに決定する(S1104)。
以上のように、実施の形態1に係る発明では、給電装置3と充電装置7との間で重畳通信を行なう前に、選択可能な複数の第1のチャネルの中からノイズの影響が無視できる第1のチャネルを選択する。その後、給電装置3と充電装置7との間で充電を開始したときに、選択した第1のチャネルの第1の通信信号を給電信号に重畳して通信を行なう。これにより、非接触給電用の給電信号に通信信号を重畳して通信を行なうときに、ノイズの影響により通信が不安定になることを防止することができる。
また、上記の説明では、給電装置3において、第1のチャネルの雑音レベルを測定し、乗っているノイズの雑音レベルが雑音閾値よりも低い第1のチャネルの第1の通信信号を生成する処理を行なったが、充電装置7に同様の構成を備えても良い。すなわち、充電装置7において、雑音レベルが雑音閾値よりも低い第2のチャネルを抽出し、抽出した第2のチャネルの第2の通信信号を生成する処理を行なう。この場合には、給電装置3は、充電装置7で決定された第2の通信信号の第2のチャネルに対応する第1のチャネルを、第1の通信信号のチャネルとして選択すれば良い。これにより、第2の通信信号に対するノイズの影響により、通信が不安定になることを防止することができる。なお、給電装置3と充電装置7の両方において、雑音レベルが雑音閾値よりも低いチャネルを抽出する処理を行なっても良い。この場合には、第2の通信信号の周波数の決定処理手順を省略する。
また、上記の説明では、選択可能な第1の通信信号の第1のチャネルの中に、安定した通信ができる第1のチャネルが1つ以上あることを前提として説明した。しかし、雑音レベルが雑音閾値よりも低い第1のチャネルがない場合には、もっとも雑音レベルの低い第1のチャネルを使用すると良い。これにより、ノイズの影響により通信が不安定になることを防止することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る給電装置、充電装置、および通信方法の特徴について説明する。実施の形態2に係る発明は、実施の形態1の機能に加えて、第1の通信信号の混信を防止する機能の向上を提供する。
このために、チャージステーション1は、重畳通信に用いる第1の通信信号のチャネルを複数選択可能にし、複数の給電装置3と、複数の充電装置7との間で同時に重畳通信が行なわれるときに、各給電装置3から送信する第1の通信信号のチャネルを異ならせる。
以上により、チャージステーションに複数設置されている給電装置3は、充電装置7との重畳通信の際に、各給電装置3で異なるチャネルの第1の通信信号を用いることになる。また、実施の形態1の機能により、各充電装置7が使用する第2の通信信号のチャネルは、給電装置3から受信する第1の通信信号のチャネルに対応したチャネルを用いるので、各充電装置7で第2の通信信号のチャネルを異ならせることになる。したがって、重畳通信における各第1の通信信号の周波数が重ならさないことにより、混信を防止することができる。
以下に、図面を参照して、この発明に係る給電装置、充電装置、および通信方法の実施の形態2を詳細に説明する。以下の説明においては、チャージステーションの有する給電装置の数よりも、給電装置で選択可能な第1の通信信号の第1のチャネルの数の方が多い。さらに、チャージステーションの有する給電装置の数よりも、給電装置で第1の通信信号の周波数として選択可能な第1のチャネルの中で、安定した通信ができるチャネルの数の方が多いことを前提として説明する。
(給電システムのシステム構成)
まず、実施の形態2に係る給電システムのシステム構成について説明する。
なお、以下の説明においては、実施の形態1と同じ箇所には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図12は、実施の形態2に係る給電システムの一実施例を示すシステム構成図である。
図12に示すように、実施の形態2の給電システム120は、実施の形態1の給電システム20の第1のチャネルテーブル201に代えて、第1のチャネルテーブル1201を有する。
さらに、実施の形態2の給電システム120は、実施の形態1の給電システム20に加えて、管理装置4の記憶部302に第3のチャネルテーブル1203を記憶している。そして、第3のチャネルテーブル203は、チャージステーション1内での使用さているチャネルの情報(以下、第3のチャネル情報という。)を有している。この第3のチャネル情報は、第1のチャネル番号と、第2のチャネル番号と、使用状態(使用状態情報)とを有する情報である。なお、管理装置4の記憶部302とは、例えば、管理制御部30の記憶部302や第3の通信部31の記憶部302のことである。また、上記以外の構成は、実施の形態1と同じである。また、管理装置4は、各給電装置3に備えられていても良いし、チャージステーション1にある複数の給電装置3のうちいずれか一つに備えられていても良いが、以下の説明では、簡単化のため、管理装置4は、給電装置3と別に設けられているものとする。
(第1のチャネルテーブルの記憶内容)
次に、図13に示した第1のチャネルテーブル1201の記憶内容について説明する。
図13は、図12に示した第1のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。
実施の形態2の第1のチャネルテーブル1201には、実施の形態1の第1のチャネルテーブル201の記憶内容に加えて、使用可否(使用可否情報)が記憶されている。
使用可否とは、現在第1のチャネル番号に対応する第1の周波数が使用可能か否かを示す情報である。具体的には、チャージステーション1内で、第1の通信信号の第1のチャネルとして、他の給電装置3が使用中の第1のチャネルに対応する第1のチャネル情報の使用可否は、「不可能」(使用不可能)となる。これに対して、チャージステーション1内で、第1の通信信号のチャネルとして使用されていない第1のチャネルに対応する第1のチャネル情報の使用可否は、「可能」(使用可能)となる。
(第3のチャネルテーブルの記憶内容)
次に、図14に示した第3のチャネルテーブル1203の記憶内容について説明する。
図14は、図12に示した第3のチャネルテーブルの記憶内容の一実施例を示す説明図である。
第3のチャネルテーブル203は、チャージステーション1で使用されるチャネルの情報として、第3のチャネル情報を格納している。そして、第3のチャネル情報は、第1のチャネル番号と、第2のチャネル番号と、使用状態とを有している。また、図14において、第3のチャネル情報は、第3のチャネル情報1401で示すように、それぞれの行に1つずつ格納されている。
第1/第2のチャネル番号は、第1の通信信号、および第2の通信信号のチャネルを識別するための識別子である。なお、チャネル番号には、第1の通信信号、または第2の通信信号のチャネルを識別するための識別子のどちらか一方のみを格納する構成でも良い。
使用状態は、第1/第2のチャネル番号に対応するチャネルが現在使用中か否かを示している。具体的には、チャージステーション1の中で既に使われているチャネルを「使用中」としている。逆に、チャージステーション1の中でまだ使われていないチャネルを「未使用」としている。そして、使用状態は、管理制御部30が、給電装置3から使用中の第1のチャネルの第1のチャネル番号を示す第1の通信信号を受信したときに書き換えられる。また、使用状態は、管理制御部30が、給電装置3から使用中の第2のチャネルの第2のチャネル番号を示す第2の通信信号を受信したときに書き換えられる。
(第1の通信信号の周波数の決定処理手順)
実施の形態2においても、実施の形態1で図8を参照して説明した雑音レベルの調査処理を行う。その後、給電装置3から送信する第1の通信信号の周波数を決定する。
以下に、雑音レベルの調査処理が完了した後に、給電装置3から送信する第1の通信信号の周波数を決定する手順について説明する。
図15を参照して、実施の形態1に係る第2の通信信号の周波数を決定する決定処理手順を説明する。
図15は、実施の形態2に係る第1の通信信号で使用する第1のチャネルの決定処理手順の一実施例を示すフローチャートである。
まず、第1の通信制御部601は、雑音レベルの調査処理が完了すると、雑音レベルの調査処理が終了したことを示す信号を給電制御部21に出力する。
給電制御部21は、雑音レベルの調査処理が終了したことを示す信号が入力されると、管理装置4の管理制御部30に第1のチャネルの使用状態を問合せる信号(第1の通信信号)を送信する(S1501)。
管理制御部30は、第1のチャネルの使用状態を問合せる信号を受信すると、第3のチャネルテーブル203に格納されている、第1のチャネル番号に対応付けられた使用状態の情報を含む第3の通信信号を、給電装置3の給電制御部21に送信する。そして、給電制御部21は、使用状態の情報を含む第3の通信信号を受信すると、第1のチャネルテーブル201の情報を書き換える。具体的には、給電制御部21は、第1のチャネルテーブル201において、受信した第3のチャネルテーブル203の使用状態が「使用中」の第1のチャネルの使用可否を「不可能」にし、使用状態が「未使用」の第1のチャネルの使用可否を「可能」にする(S1502)。なお、図13の第1のチャネルテーブル201の使用可否と、図14の第3のチャネルテーブル203の使用状態とが対応している。すなわち、給電制御部21は、図14の第3のチャネルテーブル203の使用状態を受信すると、図13の第1のチャネルテーブル201の使用可否に示すように、第1のチャネルテーブル201の使用可否を書き換える。
次に、給電制御部21は、第1のチャネルテーブル201にアクセスし、第1のチャネル番号1を指定する(S1503)。なお、2回目以降は、前回の第1のチャネル番号をインクリメントした第1のチャネル番号を指定する(S1505)。
そして、給電制御部21は、S1503で指定した第1のチャネル番号に対応する第1のチャネルテーブル201の使用可否を参照する(S1504)。そして、参照した使用可否が「不可能」であった場合(S1504にてNo)、給電制御部21は、指定する第1のチャネル番号をインクリメント(S1505)してS1503の処理を実行する。
また、参照した使用可否が「可能」であった場合(S1504にてYes)、給電制御部21は、雑音レベルS1503で指定した第1のチャネル番号に対応する雑音レベルを第1のチャネルテーブル201から抽出する。そして、抽出した雑音レベルが雑音閾値以下であるか否かを判定する(S1506)。
判定の結果、抽出した雑音レベルが雑音閾値よりも高い場合(S1506にてNo)、給電制御部21は、指定する第1のチャネル番号をインクリメント(S1505)してS1503の処理を実行する。
判定の結果、抽出した雑音レベルが雑音閾値以下の場合(S1506にてYes)、給電制御部21は、第1の通信信号で使用する第1のチャネルを、指定した第1のチャネル番号に対応した第1のチャネルに決定する(S1507)。
また、給電制御部21は、決定した第1の通信信号で使用する第1のチャネルの第1のチャネル番号を示す情報を含む第1の通信信号を生成し、管理装置4の管理制御部30に送信する(S1508)。管理制御部30は、受信した第1の通信信号から第1のチャネル番号を抽出し、第3のチャネルテーブル203に格納されている、抽出した第1のチャネル番号に対応する使用状態を「不可能」に書き換える。
そして、給電制御部21は、第1の通信信号の周波数の決定処理を終了し、図11で説明した、第2の通信信号で使用する第2のチャネルの決定処理を実行する。以降の処理は、実施の形態1と同じである。
なお、上記の説明では、第1のチャネル番号1から第1のチャネル番号をインクリメントさせて、順番に第1のチャネルテーブル201の雑音レベルと雑音閾値とを比較するようにしたが、全ての第1のチャネル番号を参照することができれば、この順番は特に限定されるものではない。例えば、第1のチャネル番号8からデクリメントして順番に第1のチャネルテーブル201の雑音レベルと雑音閾値とを比較するようにしても良い。また、ランダムに第1のチャネルテーブル201の第1のチャネル番号1から第1のチャネル番号8の雑音レベルと雑音閾値を比較するようにしても良い。
以上により、実施の形態2では、ノイズの影響が無視できる第1のチャネルを、他の給電装置3が使用していない第1のチャネルの中から抽出し、第1の通信信号で使用する第1のチャネルとして選択するようにした。これにより、ノイズの影響が無視できるとともに、第1の通信信号の混信を防止することができる。
また、実施の形態2では、第2の通信信号の第2のチャネルと、第1の通信信号で選択された第1のチャネルと、を対応付けることにより、各充電装置7は、互いに異なる第2のチャネルの第2の通信信号を用いて通信を行なうようにした。これにより、第2の通信信号の混信を防止することができる。
また、上記の説明では、給電装置3において、第1の通信信号のチャネルを異ならせ、かつ、雑音レベルが雑音閾値よりも低い第1のチャネルを抽出し、第1の通信信号を生成する処理を行なったが、充電装置7に同様の構成を備えても良い。すなわち、充電装置7において、第2の通信信号のチャネルを異ならせ、かつ、雑音レベルが雑音閾値よりも低い第2のチャネルを抽出し、抽出した第2のチャネルの第2の通信信号を生成する処理を行なう。これにより、第2の通信信号に対するノイズの影響、および第2の通信信号の混信により通信が不安定になることを防止することができる。この場合には、給電装置3は、充電装置7で決定された第2の通信信号の第2のチャネルに対応する第1のチャネルを、第1の通信信号のチャネルとして選択すれば良い。なお、給電装置3と充電装置7の両方において、通信信号のチャネルを異ならせ、かつ、雑音レベルが雑音閾値よりも低いチャネルを抽出し、抽出したチャネルの通信信号を生成する処理をしても良い。この場合には、第2の通信信号の周波数の決定処理手順を省略する。
また、上記の説明では、選択可能な第1の通信信号の第1のチャネルの中に、安定した通信ができる第1のチャネルが、チャージステーション1にある給電装置3の数よりも多いことを前提として説明した。しかし、雑音レベルが雑音閾値よりも低い第1のチャネルが給電装置3の数よりも少ない場合、または雑音レベルが雑音閾値よりも低い第1のチャネルがない場合には、雑音レベルの低い第1のチャネルから順に幾つかの第1のチャネルを重複して使用する。この場合には、近接する給電装置3で、使用する第1の通信信号の第1のチャネル番号を異ならせると良い。
1 チャージステーション
2a〜2h 駐車エリア
3a〜3h 給電装置
4 管理装置
5 給電線
6 車両
7 充電装置
8 系統電源
9 ネットワーク
10 サーバ
20、120 給電システム
21 給電制御部
22 第1の通信部
23 給電部
24 一次コイル
25 充電制御部
26 第2の通信部
27 充電部
28 二次コイル
29 第2の無線通信部
30 管理制御部
31 第3の通信部
32 第3の無線通信部
300 バス
301 制御部
302 記憶部
303 読取装置
304 記録媒体
305 表示装置
306 通信インターフェイス
307 入出力インターフェイス
601 通信制御部
602 発振部
603 符号部
604 信号生成部
605 復号部
606 フィルタ
607 波形整形部
608 駆動部
609 結合部
610 受信強度計測部
611 電源変換部
612 整合部
701 通信制御部
702 発振部
703 符号部
704 信号生成部
705 復号部
706 フィルタ
707 波形整形部
708 駆動部
709 結合部
710 受信強度計測部
711 整合部
711 検出部
712 AC−DC変換部
713 二次電池

Claims (10)

  1. 非接触で充電装置に充電用の交流電力である給電信号を送電する給電部と、
    非接触通信を行なう通信部と、
    前記通信部から、前記給電信号の送電に用いるコイルを介して前記通信部が受信したノイズの雑音レベルを複数のチャネルごとに取得し、該取得した雑音レベルの中から決められた雑音閾値以下の雑音レベルを抽出し、該抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させる制御部と、
    を備えることを特徴とする給電装置。
  2. 前記制御部は、
    前記複数のチャネルごとに、隣接する給電装置で使用されているか否かを示す使用状態を取得し、
    前記雑音閾値以下の雑音レベルを抽出する処理において、使用されていないチャネルの中から前記雑音閾値以下の雑音レベルを抽出することを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
  3. 前記通信部は、
    前記給電部から前記充電装置に前記給電信号を送電している場合、前記雑音閾値以下のノイズが抽出されたチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記給電信号に重畳する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. 非接触で給電装置から充電用の交流電力である給電信号を受電する充電部と、
    非接触通信を行なう通信部と、
    前記通信部から、前記給電信号の受電に用いるコイルを介して前記通信部が受信したノイズの雑音レベルを複数のチャネルごとに取得し、該取得した雑音レベルの中から決められた雑音閾値以下の雑音レベルを抽出し、該抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させる制御部と、
    を備えることを特徴とする充電装置。
  5. 前記制御部は、
    前記複数のチャネルごとに、隣接する充電装置で使用されているか否かを示す使用状態を取得し、
    前記雑音閾値以下の雑音レベルを抽出する処理において、使用されていないチャネルの中から前記雑音閾値以下の雑音レベルを抽出することを特徴とする請求項4に記載の充電装置。
  6. 前記通信部は、
    前記充電部が前記給電装置から前記給電信号を受電している場合、前記雑音閾値以下のノイズが抽出されたチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記給電信号に重畳する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、
    給電装置のコンピュータが、
    非接触充電を行なう前に、非接触で充電装置に充電用の交流電力である給電信号を送電するコイルを介して非接触通信を行なう通信部に受信され、前記通信部で測定された複数のチャネルごとのノイズの雑音レベルを取得し、
    前記取得した雑音レベルの中から決められた雑音閾値以下の雑音レベルを抽出し、
    前記抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させることを特徴とする給電方法。
  8. 前記コイルが給電信号を送電中の場合、
    前記通信部を制御して、前記抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させる処理で生成された前記通信信号を、前記給電信号に重畳させることを特徴とする請求項7に記載の給電方法。
  9. 非接触充電に用いる充電方法であって、
    充電装置のコンピュータが、
    非接触充電を行なう前に、非接触で給電装置から充電用の交流電力である給電信号を受電するコイルを介して非接触通信を行なう通信部に受信され、前記通信部で測定された複数のチャネルごとのノイズの雑音レベルを取得し、
    前記取得した雑音レベルの中から決められた雑音閾値以下の雑音レベルを抽出し、
    前記抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させることを特徴とする充電方法。
  10. 前記コイルが給電信号を受電中の場合、
    前記通信部を制御して、前記抽出された雑音レベルを有するノイズのチャネルに対応する周波数を用いた通信信号を前記通信部に生成させる処理で生成された前記通信信号を、前記給電信号に重畳させることを特徴とする請求項9に記載の充電方法。
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