JP2015080338A

JP2015080338A - 通信システム

Info

Publication number: JP2015080338A
Application number: JP2013216112A
Authority: JP
Inventors: 加藤　伊三美; Isami Kato; 伊三美加藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23

Abstract

【課題】非接触給電装置と車両との間の通信が途絶えてしまっても、緊急的な要求に対応することが可能な通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】車両２に備えられる車両側通信部７は、送信出力レベルを下げることにより、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４のうちの１つの給電側通信部４と車両側通信部７との間で１対１の無線通信を行い、車両側通信部７は、１つの給電側通信部４との間で無線通信ができなくなると、送信出力レベルを上げて、１つの給電側通信部４との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、他の給電側通信部４を介してサーバ側通信部９へ送信し、サーバ側通信部９は、無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、１つの給電側通信部４の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両と、その車両へバッテリ充電用の電力を非接触で供給する非接触給電装置との間で行われる通信技術に関する。

近年、ハイブリッド車や電気自動車などの車両が急速に発展しており、車両へバッテリ充電用の電力を供給する給電装置の普及が見込まれている。給電方式としては、給電装置と車両とを充電ケーブルで接続して給電装置から車両へ電力を供給する接触給電方式と、コイルなどを用いて給電装置から車両へ非接触で電力を供給する非接触給電方式とがある。

非接触給電方式では、非接触給電装置と車両との間で情報をやり取りする際の通信も非接触、すなわち、無線で行われることが望ましい。
しかしながら、無線通信では、一般的に開放されている周波数帯域を使用するため、ノイズなどの影響により無線通信環境が悪化して通信が途絶えてしまう可能性があり、緊急的な対応が要求される場合に問題がある。例えば、車両に搭載されるバッテリが満充電になっているにもかかわらず、通信が途絶えてしまっているために、充電停止指示を車両から非接触給電装置へ送信することができず、非接触給電装置から車両への電力供給が継続してしまうという問題がある。

関連技術として、無線通信端末が、無線通信確立要求を特定基地局に送信したあと、その特定基地局から無線通信確立要求に対する応答がない場合、特定基地局と特定基地局以外の基地局に対して無線通信確立要求の再送信を行うという技術がある（例えば、特許文献１参照）。

他の関連技術として、無線回路が狭範囲基地局装置と通信する間における上限の電波強度を、広範囲基地局と通信する間における上限の電波強度よりも小さくなるように制御するという技術がある（例えば、特許文献２参照）。

さらに他の関連技術として、シャドウイング（電波障害）などの通信障害発生時において、通信不能により受信することができなかったデータを代替通信経路を利用して受信するという技術がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−２８６８０７号公報特開２００９−１７７６５０号公報特開２００８−２８５６０号公報

本発明は、非接触給電装置と車両との間の通信が途絶えてしまっても、緊急的な要求に対応することが可能な通信システムを提供することを目的とする。

本実施形態の通信システムは、車両と、前記車両へバッテリ充電用の電力を非接触で供給する複数の非接触給電装置と、前記複数の非接触給電装置のそれぞれの動作を制御するサーバとを備える。

前記車両は、前記複数の非接触給電装置のうちの１つの非接触給電装置と前記車両との間で１対１の無線通信を行うことが可能になるまで、送信出力レベルを下げる。
前記車両は、前記１つの非接触給電装置との間で無線通信ができなくなると、送信出力レベルを上げて、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、前記１つの非接触給電装置以外の他の非接触給電装置を介して前記サーバへ送信する。

前記サーバは、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、前記１つの非接触給電装置の動作を制御する。
これにより、１つの非接触給電装置と車両との間の通信が途絶えてしまっても、１つの非接触給電装置を停止させることができる。これにより、１つの非接触給電装置と車両との間の通信が途絶えた後、すぐに１つの非接触給電装置から車両への電力供給を止めたいなどの緊急的な要求に対応することができる。

本発明によれば、非接触給電装置と車両との間の通信が途絶えてしまっても、緊急的な要求に対応することができる。

本実施形態の通信システムを示す図である。車両側通信部の動作を説明するためのフローチャートである。記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。給電側通信部の動作を説明するためのフローチャートである。サーバ側通信部の動作を説明するためのフローチャートである。車両と非接触給電装置とサーバとの間で行われる通信処理を説明するための図である。

図１は、本実施形態の通信システムを示す図である。
図１に示す通信システムは、複数の非接触給電装置１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）と、車両２と、サーバ３とを備える。

非接触給電装置１Ａ〜１Ｃは、例えば、ガソリンスタンドや商業施設の駐車場などに設けられ、予め決められた駐車エリアに駐車している車両２へバッテリ充電用の電力を非接触で供給する。また、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃは、それぞれ、給電側通信部４と、給電部５と、制御部６とを備える。

車両２は、車両側通信部７と、記憶部８とを備える。
サーバ３は、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃのそれぞれの動作を制御する。また、サーバ３は、サーバ側通信部９を備える。

給電側通信部４は、車両側通信部７やサーバ側通信部９と無線通信を行う。車両側通信部７は、送信出力レベルを調整することが可能であり、給電側通信部４から送信される信号が車両側通信部７まで届き、かつ、車両側通信部７から送信される信号が給電側通信部４まで届くとき、給電側通信部４と車両側通信部７とが互いに無線通信を行うことが可能になる。なお、給電側通信部４とサーバ側通信部９は、有線で互いに通信を行ってもよい。

給電部５は、コイルＬ１を備え、電磁誘導方式や磁界共鳴方式などの非接触給電方式により、コイルＬ１や車両２に備えられるコイルＬ２を介してバッテリ充電用の電力を車両２へ供給する。

制御部６は、給電部５の動作などを制御する。
なお、給電側通信部４、制御部６、車両側通信部７、及びサーバ側通信部９は、例えば、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）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）により構成され、不図示の記憶部や記憶部８に記憶されているプログラムをＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイスが読み出して実行することによって、充電処理や通信処理を行う。

本実施形態の通信システムでは、例えば、非接触給電装置１Ｂが車両２へ電力を供給する場合、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と車両２の車両側通信部７とが１対１の無線通信を行う。１対１の無線通信を行うために、車両側通信部７は、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４のみに信号が届くように送信出力レベルを下げる。このように、給電側通信部４と車両側通信部７とのペアリングを、送信出力レベルを下げるという簡易な方法で行っているため、ペアリングのための複雑な通信制御処理を必要とせず、給電側通信部４や車両側通信部７の構成を簡単で安価なものにすることができる。なお、ペアリングとは、給電側通信部４と車両側通信部７との間で１対１の無線通信を確立することである。

また、本実施形態の通信システムでは、例えば、無線通信環境の悪化や非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４の故障により、給電側通信部４と車両側通信部７との間で１対１の無線通信ができなくなると、車両側通信部７が、送信出力レベルを上げることにより他の非接触給電装置１Ａ、１Ｃまで信号が届くような状態にするとともに、非接触給電装置１Ａ、１Ｃの各給電側通信部４のうちの少なくとも１つの他の給電側通信部４との間で無線通信を行う。このとき、車両側通信部７は、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を他の給電側通信部４へ送信する。非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を受信した他の給電側通信部４は、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨をサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する。サーバ３は、サーバ側通信部９において、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を受信すると、非接触給電装置１Ｂの動作を制御する。このとき、例えば、サーバ３は、非接触給電装置１Ｂを停止させる。

このように、本実施形態の通信システムによれば、非接触給電装置１Ｂと車両２との間の通信が途絶えてしまっても、その他の非接触給電装置１Ａ、１Ｃを介して車両２とサーバ３との間で通信を行うことができる。そのため、サーバ３は、非接触給電装置１Ｂと車両２との間の通信が途絶えた旨を受信することで、非接触給電装置１Ｂを停止することができる。これにより、非接触給電装置１Ｂと車両２との間の通信が途絶えた後、すぐに非接触給電装置１Ｂから車両２への電力供給を止めたいなどの緊急的な要求に対応することができる。

図２は、車両側通信部７の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、車両側通信部７は、ユーザによるスイッチやタッチパネルの操作などにより通信開始指示が入力されると（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、車両側通信部７のアドレスを含むペアリング要求信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する（Ｓ２２）。そして、車両側通信部７は、給電側通信部４からのペアリング要求信号に対する返信信号を受信する。車両側通信部７は、ペアリング要求信号に対する返信信号を複数受信した場合は、送信出力レベルを下げて（Ｓ２４）、Ｓ２２へ戻る。即ち、車両側通信部７が受信するペアリング要求信号に対する返信信号が１つになるまで、送信出力レベルを下げてペアリング要求信号をブロードキャストで送信することを繰り返す（Ｓ２２〜Ｓ２４）。なお、送信出力レベルの１回の下げ幅は特に限定されない。

次に、車両側通信部７は、車両側通信部７が受信する給電側通信部４からのペアリング要求信号に対する返信信号が１つになると（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、通信処理を行う（Ｓ２５）。これにより、車両側通信部７の消費電力低減を図りつつ、１つの給電側通信部４と車両側通信部７との間で無線通信を行うことができる。

次に、車両側通信部７は、通信相手の給電側通信部４との間の無線通信が正常に終了するまで、通信相手の給電側通信部４と無線通信を行う（Ｓ２５〜Ｓ２７）。例えば、車両側通信部７は、予定通り充電処理が行われたことによって通信終了指示が入力されると、通信相手の給電側通信部４との間の無線通信を正常に終了する。

次に、車両側通信部７は、通信障害が発生して通信相手の給電側通信部４と無線通信ができなくなったと判断すると（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、送信出力レベルを上げ（Ｓ２８）、無線通信ができなくなった旨を示す信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する（Ｓ２９）。例えば、車両側通信部７は、通信相手の給電側通信部４から返信が無い（無線通信ができない）と、無線通信ができなくなったと判断する。

なお、車両側通信部７は、送信出力レベルを下げる前、ペアリング要求信号に対する返信信号から各給電側通信部４のアドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）を取り出し、それら給電側通信部４のアドレスを図３に示すように記憶部８に記憶しておき、Ｓ２９において、通信相手の給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を示す信号を通信不可能な給電側通信部４以外の給電側通信部４に送信する際に記憶部８に記憶した各アドレスを使用してもよい。例えば、各アドレスを記憶部８に記憶しておき、Ｓ２９において、通信相手の給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を示す信号を通信不可能な給電側通信部４以外の給電側通信部４に、記憶したアドレスを利用してユニキャストで送信してもよい。この場合、各アドレスとともに、ペアリング要求信号に対する返信信号の受信レベルを記憶しておき、Ｓ２９において、受信レベルが高い順に優先順位をつけて、通信不可能な給電側通信部４以外で優先順位が高い給電側通信部４にユニキャストで送信する。これにより、無線通信ができなくなった旨を示す信号をより確実に送信することができる。また、優先順位をつける方法はこれに限らず、ペアリング要求信号に対する返信信号が受信できなくなった順を利用して優先順位をつけてもよい。

また、車両側通信部７は、送信出力レベルを下げる前、ペアリング要求信号に対する返信信号から非接触給電装置１を識別する情報を取り出し、それら情報を記憶部８に記憶しておき、Ｓ２９において、通信相手の給電側通信部４と無線通信ができなくなった旨を示す信号を通信不可能な給電側通信部４以外の給電側通信部４に送信する際に記憶部８に記憶した各情報を使用してもよい。
また、ペアリング要求信号に対する返信信号から各給電側通信部４のアドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）を取り出し、それら給電側通信部４のアドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）を記憶部８に記憶する際に、複数のアドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）を認識することで、通信異常があったときに他の通信経路を確保できることを事前に知ることができる。
また、ペアリング要求信号に対する返信信号から各給電側通信部４のアドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）を取り出し、各アドレス（又は非接触給電装置１を識別する情報）とともに、各給電側通信部からの返信信号を受信できなくなる前のペアリング要求信号の送信出力レベルを記憶してもよい。Ｓ２８で、通信不可能な給電側通信部４以外で送信出力レベルの最も低いレベルまで送信出力レベルを上げればよく、車両側通信部７の送信出力レベルを抑えることができ、車両側通信部７の消費電力の低下を図ることができる。

図４は、給電側通信部４の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、給電側通信部４は、車両側通信部７から送信されたペアリング要求信号を受信すると（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、サーバ側通信部９へペアリング要求信号を送信し（Ｓ４２）、サーバ側通信部９からペアリング要求信号に対する返信があると（Ｓ４３：Ｙｅｓ）、自身のアドレスを含む返信信号を車両側通信部７に送信する（Ｓ４４）。

また、給電側通信部４は、無線通信ができなくなった旨を示す信号を車両側通信部７から受信すると（Ｓ４５：Ｙｅｓ）、無線通信ができなくなった旨を示す信号をサーバ側通信部９へ送信する（Ｓ４６）。

図５は、サーバ側通信部９の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、サーバ側通信部９は、ペアリング要求信号を受信したと判断すると（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、そのペアリング要求信号の送信元の給電側通信部４へ返信を行う（Ｓ５２）。

また、サーバ側通信部９は、無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信したと判断すると（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、その無線通信ができなくなった給電側通信部４の非接触給電装置１の動作を制御する（Ｓ５４）。

例えば、非接触給電装置１Ｂから車両２へ電力が供給される場合を考える。なお、車両２は非接触給電装置１Ｂから供給される電力を受電することが可能な位置に駐車しているものとし、車両側通信部７の初期値としての送信出力レベルは非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４にペアリング要求信号が届くような送信出力レベルであるものとする（初期状態）。

この場合、例えば、図６に示すように、まず、車両２の車両側通信部７は、通信開始指示が入力されると、ペアリング要求信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する。

次に、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４は、ペアリング要求信号をサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する。
次に、サーバ３のサーバ側通信部９は、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ返信する。

次に、非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４は、サーバ３のサーバ側通信部９から返信があると、ペアリング要求信号に対する返信信号を車両２の車両側通信部７へ送信する。

次に、車両２の車両側通信部７は、ペアリング要求信号に対する返信信号を複数受信したと判断すると、送信出力レベルを下げて、ペアリング要求信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する。このとき、非接触給電装置１Ａ、１Ｂの各給電側通信部４がペアリング要求信号を受信するものとする。

次に、非接触給電装置１Ａ、１Ｂの各給電側通信部４は、ペアリング要求信号をサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する。
次に、サーバ３のサーバ側通信部９は、非接触給電装置１Ａ、１Ｂの各給電側通信部４へ返信する。

次に、非接触給電装置１Ａ、１Ｂの各給電側通信部４は、サーバ３のサーバ側通信部９から返信があると、ペアリング要求信号に対する返信信号を車両２の車両側通信部７へ送信する。

次に、車両２の車両側通信部７は、ペアリング要求信号に対する返信信号を複数受信したと判断すると、送信出力レベルを下げて、ペアリング要求信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する。このとき、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４がペアリング要求信号を受信するものとする。

次に、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４は、ペアリング要求信号をサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する。
次に、サーバ３のサーバ側通信部９は、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４へ返信する。

次に、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４は、サーバ３のサーバ側通信部９から返信があると、ペアリング要求信号に対する返信信号を車両２の車両側通信部７へ送信する。
次に、車両２の車両側通信部７は、ペアリング要求信号に対する返信信号を１つのみ受信したと判断すると、その返信信号に対応する非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と１対１の無線通信を行う。

次に、無線通信環境の悪化や非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４の故障などにより、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と車両２の車両側通信部７との間で無線通信ができなくなると、車両２の車両側通信部７は、送信出力レベルを上げて、無線通信ができなくなった旨を示す信号をブロードキャストで非接触給電装置１Ａ〜１Ｃの各給電側通信部４へ送信する。このとき、非接触給電装置１Ａ、１Ｃの各給電側通信部４がペアリング要求信号を受信するものとする。

次に、非接触給電装置１Ａ、１Ｃの給電側通信部４は、無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、その旨をサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する。なお、無線通信ができなくなった旨を示す信号には、無線通信ができなくなった非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４のアドレス（又は非接触給電装置１Ｂを識別する情報）が含まれているものとする。

そして、サーバ３のサーバ側通信部９は、無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、非接触給電装置１Ｂの電源を落とす。
これにより、非接触給電装置１Ｂと車両２との間の通信が途絶えた後、すぐに非接触給電装置１Ｂから車両２への電力供給を止めたいなどの緊急的な要求に対応することができる。

なお、上記実施形態では、非接触給電装置１Ｂの給電側通信部４と車両２の車両側通信部７との間で無線通信ができなくなると、無線通信ができなくなった旨を示す信号を車両２の車両側通信部７が非接触給電装置１Ａや非接触給電装置１Ｃの給電側通信部４を介してサーバ３のサーバ側通信部９へ送信する構成であるが、無線通信ができなくなった旨を示す信号を車両２の車両側通信部７がサーバ３のサーバ側通信部９へ直接送信してもよい。このように構成する場合では、すべての給電側通信部４と車両側通信部７との間で通信ができなくなっても、その旨を示す信号を車両側通信部７からサーバ側通信部９へ伝えることができる。

１非接触給電装置
２車両
３サーバ
４給電側通信部
５給電部
６制御部
７車両側通信部
８記憶部
９サーバ側通信部

Claims

車両と、前記車両へバッテリ充電用の電力を非接触で供給する複数の非接触給電装置と、前記複数の非接触給電装置のそれぞれの動作を制御するサーバとを備える通信システムであって、
前記車両は、前記複数の非接触給電装置のうちの１つの非接触給電装置と１対１の無線通信を行うことが可能になるまで、送信出力レベルを下げ、
前記車両は、前記１つの非接触給電装置との間で無線通信ができなくなると、送信出力レベルを上げて、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、前記１つの非接触給電装置以外の他の非接触給電装置を介して前記サーバへ送信し、
前記サーバは、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、前記１つの非接触給電装置の動作を制御する
ことを特徴とする通信システム。
請求項１に記載の通信システムであって、
前記サーバは、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を受信すると、前記１つの非接触給電装置を停止させる
ことを特徴とする通信システム。
請求項１又は請求項２に記載の通信システムであって、
前記車両は、記憶部を備え、送信出力レベルを下げる前において、無線通信可能な非接触給電装置のアドレスを前記記憶部に記憶しておき、前記１つの非接触給電装置との間で無線通信ができなくなると、前記記憶部に記憶されるアドレスを用いて、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、前記他の非接触給電装置へ送信する
ことを特徴とする通信システム。
請求項１又は請求項２に記載の通信システムであって、
前記車両は、記憶部を備え、送信出力レベルを下げる前において、無線通信可能な非接触給電装置を識別する情報を前記記憶部に記憶しておき、前記１つの非接触給電装置との間で無線通信ができなくなると、前記記憶部に記憶される情報を用いて、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、前記他の非接触給電装置へ送信する
ことを特徴とする通信システム。
車両と、前記車両へバッテリ充電用の電力を非接触で供給する複数の非接触給電装置と、前記複数の非接触給電装置のそれぞれの動作を制御するサーバとを備える通信システムにおける前記車両であって、
前記複数の非接触給電装置のうちの１つの非接触給電装置と１対１の無線通信を行うことが可能になるまで、送信出力レベルを下げるとともに、前記１つの非接触給電装置との間で無線通信ができなくなると、送信出力レベルを上げて、前記１つの非接触給電装置と前記車両との間で無線通信ができなくなった旨を示す信号を、前記１つの非接触給電装置以外の他の非接触給電装置を介して前記サーバへ送信する
ことを特徴とする車両。