JP5316650B2 - 車両、車両の通信システムおよび通信制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、車両、車両の通信システムおよび通信制御方法に関し、特に、無線通信および充電ケーブルを通信経路として用いる通信を制御する技術に関する。
電動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池車などが知られている。これらの車両には、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリが搭載されている。車両は、車両の外部の電源から供給された電力によりバッテリを充電可能であるように構成されることもある。以下、車両の外部の電源から供給された電力によりバッテリを充電可能の車両をプラグイン車両とも記載する。プラグイン車両に搭載されたバッテリには、プラグイン車両に接続される充電ケーブルなどを経由して電力が供給される。
周知のPLC(Power Line Communication)に関する技術により、充電ケーブルを通信経路として利用することも可能である。一般的に、PLCは、無線通信よりも速くデータを送受信することが可能である。したがって、携帯電話などを利用した無線通信の代わりに充電ケーブルを利用したPLCにより、たとえばプラグイン車両のカーナビゲーションシステムに利用されるデータを速やかに伝達することができる。
しかしながら、PLCが常に無線通信よりも好適であるとは限らない。そこで、通信状態に応じてPLCと無線通信とを切り替える技術が提案されている。
特開2003−229790号公報(特許文献1)は、通信相手との間で無線回線を介して通信を行なう無線系統と、通信端末に電力を供給する電力線を介して通信相手との間で通信を行う有線系統とを選択的に切り替えて通信を行なう通信システムを開示する。通信システムは、無線系統と有線系統の各通信品質を検出し、その通信品質が良好な方の系統へ系統切り替えを行なう。
しかしながら、通信経路の切り替えには、所定の時間を要する。そのため、データの受信または送信中に通信経路を切り替えると、通信経路を切り替える分だけデータの伝達に要する時間が長くなる。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、データを速やかに伝達することである。
外部の電源から電力が供給される車両は、車両の外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、車両へ電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび充電ケーブルが接続されるように車両に設けられた充電口を通信経路として利用することにより、車両の外部の通信装置と通信するための第2の通信装置と、伝達されるデータの残量に応じて、第1の通信装置による通信および第2の通信装置による通信を制御するための制御装置とを備える。
外部の電源から電力が供給される車両の通信システムは、車両の外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、車両へ電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび充電ケーブルが接続されるように車両に設けられた充電口を通信経路として利用することにより車両の外部の通信装置と通信するための第2の通信装置と、伝達されるデータの残量に応じて、第1の通信装置による通信および第2の通信装置による通信を制御するための制御装置とを備える。
外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、外部の電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび充電ケーブルが接続されるように設けられた充電口を通信経路として利用することにより外部の通信装置と通信するための第2の通信装置とが搭載された車両の通信制御方法は、伝達されるデータの残量を検出するステップと、伝達されるデータの残量に応じて、第1の通信装置による通信および第2の通信装置による通信を制御するステップとを備える。
伝達されるデータの残量に応じて、車両の外部の無線通信装置との無線による通信および充電ケーブルと充電口とを通る通信が制御される。これにより、伝達されるデータの残量が大きい場合には、車両の外部の無線通信装置との無線による通信および充電ケーブルと充電口とを通る通信とのうち、通信速度が高い方の通信を用いることができる。そのため、通信経路を切り替えるための時間がさらに必要であるが、通信速度が遅い通信を用いてデータを伝達するよりも早くデータの伝達を完了することができる。伝達されるデータの残量が小さい場合には、通信経路を切り替えずに、使用中の通信によりデータの伝達を継続することができる。そのため、通信経路を切り替えるよりも早く、データの伝達を完了することができる。したがって、データを速やかに伝達することができる。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1を参照して、車両10と住宅20の電源コンセントとの間に充電ケーブル30を接続することによって、車両10に搭載される蓄電装置を商用電源(たとえば系統電源)によって充電することができる。なお、以下では、車両外部の電源(たとえば系統電源)による車両10の充電を「外部充電」とも称する。
車両10は、充電口110と、電力入力線120と、充電器130と、動力出力装置140と、PLC処理装置150と、無線通信装置160と、通信制御装置170とを含む。これらのうち、少なくともPLC処理装置150、無線通信装置160および通信制御装置170が車両10の通信システムに含まれる。
充電口110は、充電ケーブル30を接続可能に構成される。なお、充電口110に充電ケーブル30が接続されると、その旨が通信制御装置170に通知される。たとえば、充電口110に充電ケーブル30が接続されたことが、コネクタ信号CNCTにより検出され、通信制御装置170に通知される。
充電器130は、電力入力線120によって充電口110に接続される。そして、充電器130は、充電口110から入力される電力を所定の充電電圧に変換し、動力出力装置140に含まれる蓄電装置(図示せず)へ出力する。また、充電器130は、外部充電時、通信制御装置170と予め定められた各種データのやり取りを行なう。
動力出力装置140は、車両10の走行駆動力を出力する。また、動力出力装置140は、図示されない蓄電装置を含み、外部充電時、充電器130によって蓄電装置が充電される。さらに、動力出力装置140は、車両走行時および外部充電時、通信制御装置170と予め定められた各種データのやり取りを行なう。
PLC処理装置150は、電力入力線120に接続される。そして、PLC処理装置150は、外部充電時、充電口110および充電ケーブル30を通信経路として利用することにより、住宅20に設けられるPLC処理装置220とPLCによる通信を行なうことができる。このPLC処理装置150は、たとえばモデムによって構成され、外部充電時に住宅20側のPLC処理装置220から送信される高周波信号のデータを電力入力線120から受けて復調したり、住宅20側のPLC処理装置220へ送信されるデータを変調して電力入力線120へ出力したりする。なお、系統電源から充電ケーブル30を介して車両10に供給される交流電力の周波数は、たとえば日本国であれば50Hzまたは60Hzであるのに対し、PLCによる通信時に充電ケーブル30を介して通信される高周波信号の周波数は、たとえば数MHz〜数10MHzである。
無線通信装置160は、たとえば携帯電話会社により配備された無線通信装置(基地局)230と通信可能に構成される。無線通信には、任意の無線規格が用いられる。本実施の形態において、無線通信装置160による通信の最大速度は、PLC処理装置150による通信の最大速度よりも低い。
通信制御装置170は、伝達(受信または送信)されるデータの残量に応じて、無線通信装置160による通信およびPLC処理装置150による通信を制御する。たとえば、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信中に充電口110に充電ケーブル30が接続されたとき、伝達されるデータの残量が予め定められた量よりも大きいと、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替える。また、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信中に充電口110に充電ケーブル30が接続されたとき、伝達されるデータの残量が予め定められた量よりも小さいと、無線通信装置160による通信を継続する。すなわち、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信への切り替えは行なわれない。
住宅20は、電力線210と、PLC処理装置220とを含む。電力線210は、系統電源に接続される。また、車両10の外部充電時、電力線210の電源コンセントに充電ケーブル30が接続される。
PLC処理装置220は、電力線210に接続される。そして、PLC処理装置220は、車両10の外部充電時、充電ケーブル30および車両10の充電口110を通信経路として利用することにより、車両10のPLC処理装置150とPLCによる通信を行なうことができる。このPLC処理装置220も、車両10のPLC処理装置150と同様にたとえばモデムによって構成され、外部充電時に車両10のPLC処理装置150から送信される高周波信号のデータを電力線210から受けて復調したり、車両10のPLC処理装置150へ送信されるデータを変調して電力線210へ出力したりする。無線通信装置230は、たとえば、車両10に搭載される無線通信装置160と無線により通信可能である。
無線通信装置230およびPLC処理装置220は、インターネット等のデータ通信網240に接続される。無線通信装置230およびPLC処理装置220は、インターネット等のデータ通信網240を介して、たとえば自動車メーカが運営および管理するサーバ250と通信する。実施の形態において、たとえば、サーバ250から、車両10内に設けられたカーナビゲーションシステムにおいて用いられるマップを更新するためのデータが送信される。なお、伝達されるデータはこれに限らない。車両10からサーバ250にデータを送信するようにしてもよい。
図2を参照して、車両10についてさらに説明する。なお、車両10は、以下に説明する構成を備えるものに限定されない。図2に示すハイブリッド車の代わりに、電気自動車または燃料電池車を用いてもよい。
車両10は、エンジン310と、動力分割装置320と、モータジェネレータ330,350と、減速機340と、駆動軸360と、駆動輪370とを含む。また、車両10は、蓄電装置380と、昇圧コンバータ390と、インバータ400,410と、ECU(Electronic Control Unit)420とをさらに含む。さらに、車両10は、図1に示したように、充電口110と、電力入力線120と、充電器130と、PLC処理装置150と、無線通信装置160と、通信制御装置170とをさらに含む。
エンジン310およびモータジェネレータ330,350は、動力分割装置320に連結される。そして、車両10は、エンジン310およびモータジェネレータ350の少なくとも一方からの駆動力によって走行する。エンジン310が発生する動力は、動力分割装置320によって2経路に分割される。すなわち、一方は減速機340を介して駆動軸360へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ330へ伝達される経路である。
モータジェネレータ330は、交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動機である。モータジェネレータ330は、動力分割装置320によって分割されたエンジン310の動力を用いて発電する。たとえば、蓄電装置380の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称される。)が予め定められた値よりも低くなると、エンジン310が始動してモータジェネレータ330により発電が行なわれる。そして、モータジェネレータ330によって発電された電力は、インバータ400により交流から直流に変換され、昇圧コンバータ390により降圧されて蓄電装置380に蓄えられる。
モータジェネレータ350は、交流回転電機であり、たとえば三相交流同期電動機である。モータジェネレータ350は、蓄電装置380に蓄えられた電力およびモータジェネレータ330により発電された電力の少なくとも一方を用いて車両の駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ350の駆動力は、減速機340を介して駆動軸360に伝達される。
なお、車両の制動時には、車両の運動エネルギーを用いてモータジェネレータ350が駆動され、モータジェネレータ350が発電機として動作する。これにより、モータジェネレータ350は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして動作する。そして、モータジェネレータ350により発電された電力は、蓄電装置380に蓄えられる。
動力分割装置320は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン310のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ330の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ350の回転軸および減速機340に連結される。
蓄電装置380は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池から成る。蓄電装置380には、モータジェネレータ330,350によって発電される電力のほか、外部充電時に車両外部の電源(図1の系統電源)から供給され充電口110から入力される電力も蓄えられる。なお、蓄電装置380として、大容量のキャパシタを用いてもよい。
昇圧コンバータ390は、ECU420からの制御信号に基づいて、インバータ400,410に与えられる直流電圧を蓄電装置380の電圧以上に調整する。昇圧コンバータ390は、たとえば昇圧チョッパ回路によって構成される。
インバータ400は、ECU420からの制御信号に基づいて、モータジェネレータ330により発電された電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ390へ出力する。インバータ410は、ECU420からの制御信号に基づいて、昇圧コンバータ390から供給される電力を交流電力に変換してモータジェネレータ350へ出力する。なお、エンジン310の始動時、インバータ400は、昇圧コンバータ390から供給される電力を交流電力に変換してモータジェネレータ330へ出力する。また、インバータ410は、車両の制動時、モータジェネレータ350により発電された電力を直流電力に変換して昇圧コンバータ390へ出力する。
ECU420は、昇圧コンバータ390およびモータジェネレータ330,350を駆動するための制御信号を生成し、その生成した制御信号を昇圧コンバータ390およびインバータ400,410へ出力する。また、ECU420は、外部充電時、充電器130を駆動するための制御信号を生成して充電器130へ出力する。
なお、充電口110、電力入力線120、充電器130、PLC処理装置150、無線通信装置160および通信制御装置170については、図1で説明したので説明を繰返さない。充電器130は、蓄電装置380と昇圧コンバータ390との間に接続される。
なお、エンジン310、動力分割装置320、モータジェネレータ330,350、減速機340、駆動軸360、駆動輪370、蓄電装置380、昇圧コンバータ390、インバータ400,410およびECU420は、図1に示した動力出力装置140を構成する。
図3を参照して、通信制御装置170が実行する処理について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信中であるか否かを判断する。無線通信装置160による通信中であると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信中であるか否かを判断する。無線通信装置160による通信中であると(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
S102にて、通信制御装置170は、充電口110に充電ケーブル30が接続されたか否かを判断する。充電口110に充電ケーブル30が接続されると(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでないと(S102にてNO)、処理はS100に戻される。
S104にて、通信制御装置170は、伝達されるデータの残量(受信または送信されるべき全データ量のうちの未受信または未送信のデータ量)を検出する。本実施の形態においては、車両10が受信するデータの残量を検出する。たとえば、無線通信装置160による通信によりデータを受信中のコンテンツの全データ量から、受信済みのデータ量を減算することにより、車両10が受信するデータの残量が検出される。なお、コンテンツの全データ量および受信済みのデータ量を取得する方法には、周知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。車両10が受信するデータの残量の代わりに、車両10が送信するデータの残量を検出するようにしてもよい。
S106にて、通信制御装置170は、伝達されるデータの残量がしきい値として予め定められた量よりも大きいか否かを判断する。しきい値として予め定められる量は、たとえば、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるために必要な時間内で、無線通信装置160による通信で伝達可能なデータ量である。
無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるために必要な時間は、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて開発者により予め定められる。無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるために必要な時間内で、無線通信装置160による通信で伝達可能なデータ量は、無線通信装置160による通信速度から算出される。なお、しきい値として予め定められる量を決定する方法はこれに限らない。
無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるために必要な時間は、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて開発者により予め定められる。無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるために必要な時間内で、無線通信装置160による通信で伝達可能なデータ量は、無線通信装置160による通信速度から算出される。なお、しきい値として予め定められる量を決定する方法はこれに限らない。
伝達されるデータの残量がしきい値よりも大きいと(S106にてYES)、処理はS108に移される。伝達されるデータの残量がしきい値以下であると(S106にてNO)、処理はS110に移される。
S108にて、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替える。
S110にて、通信制御装置170は、無線通信装置160による通信を継続する。すなわち、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信への切り替えは行なわれない。
以上のような構成およびフローチャートに基づく、通信制御装置170の動作について説明する。
無線通信装置160による通信中に(S100にてYES)、充電口110に充電ケーブル30が接続されると(S102にてYES)、伝達されるデータの残量が検出される(S104)。
伝達されるデータの残量がしきい値よりも大きいと(S106にてYES)、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えられる(S110)。
これにより、PLC処理装置150により、速い速度で通信を行なうことができる。そのため、図4に示すように、時間T1〜T2の間において通信経路を切り替えるための時間がさらに必要であるが、無線通信装置160による通信を継続する場合に比べて、データの受信を速やかに完了することができる。
前述したように、無線通信装置160による通信からPLC処理装置150による通信に切り替えるためには、サーバ250などにおける認証のために所定の時間が必要である。したがって、受信すべきデータの残量が少ない場合には、通信経路を切り替えることによって逆にデータの伝達が遅れて完了し得る。
そこで、伝達されるデータの残量がしきい値以下であると(S106にてNO)、図5において実線で示すように、無線通信装置160による通信が継続される(S110)。これにより、通信経路を切り替えるよりも早く、データの伝達を完了することができる。したがって、データを速やかに伝達することができる。
10 車両、20 住宅、30 充電ケーブル、110 充電口、120 電力入力線、130 充電器、140 動力出力装置、150,220 PLC処理装置、160 無線通信装置、170 通信制御装置、210 電力線、230 無線通信装置、240 データ通信網、250 サーバ、260 無線通信装置、310 エンジン、320 動力分割装置、330,350 モータジェネレータ、340 減速機、360 駆動軸、370 駆動輪、380 蓄電装置、390 昇圧コンバータ、400,410 インバータ、420 ECU。
Claims (3)
- 外部の電源から電力が供給される車両であって、
前記車両の外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、
前記車両へ前記電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび前記充電ケーブルが接続されるように前記車両に設けられた充電口を通信経路として利用することにより、前記車両の外部の通信装置と通信するための第2の通信装置と、
伝達されるデータの残量に応じて、前記第1の通信装置による通信および前記第2の通信装置による通信を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が予め定められた量よりも大きいと、前記第1の通信装置による通信から前記第2の通信装置による通信に切り替え、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が前記予め定められた量よりも小さいと、前記第1の通信装置による通信を継続する、車両。 - 外部の電源から電力が供給される車両の通信システムであって、
前記車両の外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、
前記車両へ前記電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび前記充電ケーブルが接続されるように前記車両に設けられた充電口を通信経路として利用することにより前記車両の外部の通信装置と通信するための第2の通信装置と、
伝達されるデータの残量に応じて、前記第1の通信装置による通信および前記第2の通信装置による通信を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が予め定められた量よりも大きいと、前記第1の通信装置による通信から前記第2の通信装置による通信に切り替え、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が前記予め定められた量よりも小さいと、前記第1の通信装置による通信を継続する、車両の通信システム。 - 外部の無線通信装置と無線により通信するための第1の通信装置と、外部の電源から電力を供給するための充電ケーブルおよび前記充電ケーブルが接続されるように設けられた充電口を通信経路として利用することにより外部の通信装置と通信するための第2の通信装置とが搭載された車両の通信制御方法であって、
伝達されるデータの残量を検出するステップと、
前記伝達されるデータの残量に応じて、前記第1の通信装置による通信および前記第2の通信装置による通信を制御するステップとを備え、
前記第1の通信装置による通信および前記第2の通信装置による通信を制御するステップは、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が予め定められた量よりも大きいと、前記第1の通信装置による通信から前記第2の通信装置による通信に切り替えるステップと、
前記第1の通信装置による通信中に前記充電口に前記充電ケーブルが接続されたとき、前記伝達されるデータの残量が前記予め定められた量よりも小さいと、前記第1の通信装置による通信を継続するステップとを含む、車両の通信制御方法。
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