JP5803569B2 - 充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法、プログラム、媒体 - Google Patents

充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法、プログラム、媒体 Download PDF

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Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の自動車に適用して好適な充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法、プログラム、媒体に関する。
電気自動車、プラグインタイプのハイブリッド車、燃料電池車等の駆動バッテリに蓄積された電力により走行用のモータを駆動する車両においては、駆動バッテリに路側に設けられた充電スタンドから充電することが行われる。
充電スタンドは例えば特許文献1に示されるように、家庭用又は産業用の商用電源の交流を、充電ケーブルを介して車両に供給するものであり、車両側にてこの交流を直流に例えばAC/DCコンバータにて変換して前述した駆動バッテリを充電する。この充電とともに、ケーブルの電力線又は電力線に沿わせた通信線により、充電に伴う情報やその他の情報を相互に通信する所謂充電通信が行われる。
この従来技術においては、上述した高圧の駆動バッテリに例えばDC/DCコンバータを介して接続される低圧の補機バッテリの電圧が不足すると、補機バッテリを電源とする車載されたECU(Electronic Control Unit)の車両制御プログラムの更新ができないという問題がある。上記特許文献1においてはこの問題に対して、充電ケーブルの接続が検知されたときに随時車両制御プログラムの更新を行って更新の実行機会を増やすことで、補機バッテリの電圧が不足する場合に更新を行うことをなるべく回避することが開示されている。
特開2011−000894号公報
ところが従来技術においては、更新対象が充電通信に関する通信プログラムである場合には、補機バッテリの電圧が更新に必要な所定電圧以下のときにケーブルが接続されていても、更新を完了することは依然としてできないので、充電通信による充電制御を行う車両においては、充電スタンドすなわち路側の車外電源装置と車両側の充電制御プログラムのバージョンが異なることを招く。
充電制御プログラムのバージョンが路側と車両側とで異なることは、充電通信そのものが不能となり充電通信に基づいてのより利便性の高い充電ができないことを招く不都合がある。また、充電通信はユーザのサービス充実を図る上での認証や課金に伴う情報をも扱うものであるため、速やかに充電通信を復帰させることが好ましいが、現状ではこの復帰のための適切な手法は提案されていない。
本発明は、上記問題に鑑み、補機バッテリの電圧低下によって通信プログラムの更新の完了が困難な場合でも速やかに充電通信を復帰させることができる充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法、プログラム、媒体を提供することを目的とする。
上記の問題を解決するため、本発明に係る充電通信装置は、
外部電源との充電通信を実行する充電制御プログラムの更新が必要な場合に、車両の補機バッテリの電源電圧が所定値以下であって前記更新が不可であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が否定と判定する場合、前記更新を実行した上で前記充電通信に基づき前記外部電源から前記車両の駆動バッテリへの充電を実行する第1の充電手段と、前記判定手段が肯定と判定する場合に前記外部電源との間で授受される矩形信号の電圧レベルとデューティ比に基づ前記外部電源から前記駆動バッテリへの充電を実行する第2の充電手段を含むことを特徴とする。
また上記の課題を解決するため本発明に係る充電通信システムは、
前段落に記載の充電通信装置と前記外部電源を含み、前記外部電源が前記矩形信号を発振させる発手段を含み、前記第2の充電手段は前記矩形信号の前記デューティ比が所定の電流値を示す場合に前記充電を実行することを特徴とする。
上記の問題を解決するため、本発明に係る充電通信方法は、
外部電源との充電通信を実行する充電制御プログラムの更新が必要な場合に、車両の補機バッテリの電源電圧が所定値以下であって前記更新が不可であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて否定と判定する場合、前記更新を実行した上で前記充電通信に基づき前記外部電源から前記車両の駆動バッテリへの充電を実行する第1の充電ステップと、前記判定ステップにおいて肯定と判定する場合に前記外部電源との間で授受される矩形信号の電圧レベルとデューティ比に基づ前記外部電源から前記駆動バッテリへの充電を実行する第2の充電ステップを含むことを特徴とする。
また本発明に係るプログラムは前記充電通信方法を実行するプログラムであり、本発明に係る媒体は前記プログラムを記憶した媒体である。
本発明の充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法によれば、補機バッテリの電圧低下が生じても前記矩形信号に基づく前記駆動バッテリへの代替的な充電を速やかに実行して、前記駆動バッテリの前記補機バッテリへの電力供給ひいては前記充電制御プログラムの更新を可能とし、充電通信を速やかに復帰することができる。
本発明に係る実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSの一実施形態を示す模式図である。 実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSにおいて用いられるCPLT信号の一例を示すタイミングチャートである。 実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSの車両側の制御内容を示すフローチャートである。 実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSの充電スタンド4及び車両側の双方の制御内容を示すシーケンス図である。 実施例の充電通信装置及び充電通信システムSの充電スタンド4及び車両側の双方の制御内容の変形例を示すシーケンス図である。 実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSの車両側の制御内容の変形例を示すフローチャートである。 実施例の充電通信装置1及び充電通信システムSの一実施形態の変形例を示す模式図である。
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施例の充電通信システムSは、補機バッテリ2と、PLC/InbandECU3と、充電スタンド4(外部電源)と、駆動バッテリ5と、充電制御ECU6と、CPLT回路7(発信手段)と、CPLT線8と、PISW線9(挿抜検知線)と、電力線10と、インレット11を含んで構成される。なお、PLCはPower Line Communicationの、CPLTはControl Pilotの、PIはPlug Inの略である。
インレット11よりも右側が車両(EVCC :Electronic Vehicle Community Controller)側の充電通信装置1を示し、インレット11の左側が充電スタンド4(SECC :Supply Equipment Communication Controller)を示している。PLC/InbandECU3及び充電制御ECU6の+端子はともに補機バッテリ2の+端子に接続されている。PLC/InbandECU3と充電制御ECU6はCAN(Controller Area Network)を介して相互に接続されるとともに車両内の図示しない他のECUに接続される。
なお、CANに換えて、LIN(Local Interconnect Network)に代表される低速なボデー系通信プロトコル、MOST(Media Oriented Systems Transport)に代表されるマルチメディア系通信プロトコル、FlexRay等のその他の適切な通信プロトコルを用いてもよい。
インレット11は、車両のいずれかの箇所に設けられる雌型コンセントであり、対応する雄型コンセントは充電スタンド4が含むコンセントユニットから引き出される充電ケーブル側に接続されている。充電ケーブルはCPLT線8、PISW線9、電力線10を図示しない被覆管内部に含む。
駆動バッテリ5は、例えば周知のニッケル水素電池により構成される高圧の二次電池である。駆動バッテリ5には、負荷として図示しないインバータと、インバータに駆動される図示しないモータが接続されており、モータは、車両の前後四箇所の図示しない車輪を図示しない減速機構を介して駆動する。補機バッテリは例えば鉛蓄電池等の低圧の二次電池である。
駆動バッテリ5は、インレット11に雄型コンセントが挿入され交流である商用電源から、充電手段3bに制御された充電制御ECU6の制御に基づいてAC/DCコンバータが制御されて直流の電力が供給された場合に、この直流の電力により適宜充電される。この際、駆動バッテリ5は図示しないマイコンを内蔵しており、このマイコンは駆動バッテリ5の蓄電状態(SOC:State Of Charge)を検出しており、この検出結果であるSOCに基づいて充電制御ECU6は充電状態を制御する。
インレット11と駆動バッテリ5との間には、充電スタンド4が供給する商用電源の交流を充電制御ECU6の制御に基づいて直流に変換する図示しないAC/DCコンバータが設置される。また、駆動バッテリ5と補機バッテリ2との間には、充電制御ECU6の制御に基づいて補機バッテリ2側に電力を供給して充電する図示しないDC/DCコンバータが設置される。
PLC/InbandECU3は、車両側に設置されて、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含んで構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行って、判定手段3aと、充電手段3bを構成する。
PLC/InbandECU3は、通信線としてのCPLT線8にインレット11よりも車両側において接続されており、車載のCANとCPLT線8の間のゲートウエイ装置として機能する。PLC/InbandECU3は、CPLT線8における通信プロトコルと、CAN用の通信線における通信プロトコルの変換処理等を行い、充電スタンド4の図示しないスタンド側通信回路と、CANに接続された他のECUとの通信を仲介するゲートウエイ機能を有する。
PLC/InbandECU3は、充電スタンド4のスタンド側通信回路と通信可能である場合に、CPLT線8を用いた充電通信を実現させる。充電通信による通信内容は例えば充電に関する情報として駆動バッテリ5のSOCに関する情報や、例えば満充電や80%の充電、定額料金に対応する充電量を示す規定値に関する充電種別情報、課金及び課金に伴う個人情報を含む。また、充電スタンド4に附設されたインターネット装置等を介して例えばユーザの住居内の端末やセンタからの遠隔操作情報を含む他の情報が送受信されてもよい。
なお、図1においては、PISW線9は充電制御ECU6の入出力インターフェースに接続されており、インレット11に雄型コンセントが挿入されてPISW線9に対応する接点がオンとされた場合には、充電制御ECU6はPLC/InbandECU3に対して例えばウェイクアップ信号を送信して起動させるものとしている。PLC/InbandECU3は、このウェイクアップ信号に基づき、充電制御ECU6による駆動バッテリ5の充電と、駆動バッテリ5による補機バッテリ2への充電を制御する。
充電制御ECU6は、車両側に設置されて、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含んで構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、充電手段3bのCAN上の指令に基づいてAC/DCコンバータを制御して駆動バッテリ5の充電を行い、DC/DCコンバータを制御して補機バッテリ2の充電を行う。
CPLT回路7は、充電スタンド4側に設置されて、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含み、ROMに格納されたプログラムに従い、以下に述べるそれぞれの制御を行ってCPLT信号を発信する発信手段を構成する。CPLT回路7は、CPLT信号を発振する機能と、CPLT信号の信号レベルの電圧を検出する機能も有する。
図示しないスタンド側通信回路も、例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを相互に接続するデータバス、及び入出力インターフェースを含み、PLC/InbandECU3に対して充電制御プログラムすなわち通信ソフトウェアの照合を行った後バージョンアップ(更新)の要否判定を行って必要である場合には更新を要求する。
判定手段3aは補機バッテリ2の電源電圧Vを検出するとともに、電源電圧Vが所定値VC以下であって充電スタンド4のスタンド側通信回路の要求に基づく充電制御プログラムの更新(通信ソフトウェアのバージョンアップ)が不可であるか否かを判定する。判定手段3aが肯定と判定する場合には、充電手段3bは、CPLT線8上の充電スタンド4からの信号レベルとデューティ比を含む矩形信号であるCPLT信号に基づいてAC/DCコンバータを適宜制御して駆動バッテリ5への充電を実行する。これとともに、充電手段3bは充電制御ECU6の制御を介してDC/DCコンバータを適宜制御して補機バッテリ2への充電も実行し、電源電圧Vが所定値VCを超えるまで充電する。
判定手段3aが否定と判定する場合には、PLC/InbandECU3は通信ソフトウェアのバージョンアップを行い、SOCに応じて充電手段3bは、CPLT線8上において充電スタンド4の図示しないスタンド側通信回路とPLC/InbandECU3との間でなされる充電通信に基づいて駆動バッテリ5への充電を実行する。
充電制御ECU6は、駆動バッテリ5が内蔵するマイコンの蓄電状態の検出結果であるSOCを充電開始後において監視しており、SOCが充電通信により充電スタンド4側の図示しないスタンド側通信回路からPLC/InbandECU3が取得した充電種別情報に対応させた規定値以上となった場合には、充電完了を検出してPLC/InbandECU3に通知し、PLC/InbandECU3は充電完了信号を充電スタンド4側に送信する。スタンド側通信回路はこの充電完了信号を受信すると停止信号を出力して充電手段3bはこの停止信号に基づいて駆動バッテリ5への充電を停止する。
充電通信が成立せず、CPLT信号に基づく充電を行った場合には、SOCが満充電に対応する既定値となった場合に、後述するように、PLC/InbandECU3は、CPLT信号を変更して、充電を終了させる。
以下、PLC/InbandECU3がCPLT信号を用いた充電を行う際の処理について説明する。CPLT回路7はCPLT信号用のコンタクトの電位を検出するための電圧センサを内蔵し、PLC/InbandECU3は、CPLT信号用のコンタクトの電位を検出するための電圧センサを内蔵している。
図2に示す、CPLT信号の初期状態において、インレット11のCPLT信号用のコンタクトにおける電位は、第一電位V1となっている。ここで、雄型コネクタがインレット11に接続されるまでは、この第一電位V1は保持される。
雄型コネクタがインレット11に接続されると、ケーブル接続信号伝達用のコンタクトの電位は、接地によってゼロ電位となる。充電制御ECU6は、この電位の変化に基づいて、雄型コネクタとインレット11の接続を検知する。
充電制御ECU6は、ケーブル接続信号が入力されると、CPLT信号用のコンタクトと車両内グランド端子の間に存在するPLC/InbandECU3の内部抵抗の接続関係を変更する変更指令をPLC/InbandECU3に送信し、PLC/InbandECU3は、インレット11側のCPLT信号用のコンタクトの電位を第二電位V2に変更する(時刻t1)。これによって、雄側コネクタ側のCPLT信号用のコンタクトの電位も第二電位V2に変更される。
CPLT回路7は、雄側コネクタ側のCPLT信号用のコンタクトの電位が第二電位V2に変更されたことを検知すると、内部の発振部を作動させることにより、CPLT信号を所望の周波数で発振させる(時刻t2)。この結果、CPLT信号は、第二電位V2から第一電位V1の反転電位−V1までの間で発振する矩形信号となる。また、CPLT信号における周期に対するパルス幅の比で示されるデューティ比は第一の有効値であり、この第一の有効値は定格電流を表している。
PLC/InbandECU3は、CPLT信号が発振していることを検知すると、CPLT信号用のコンタクトと車両内グランド端子の間に存在する自身の内部抵抗の接続関係を更に変更し、インレット11側のCPLT信号用のコンタクトの電位を第三電位V3に変更する(時刻t3)。これによって、雄型コネクタ側のCPLT信号用のコンタクトの電位も第三電位V3に変更される。
CPLT回路7は、CPLT信号用のコンタクトの電位が第電位V3に変更されたことを検知すると、車両からの充電要求があったとみなし(時刻t3)、図示しないリレー回路に指示することにより、充電ケーブルの電力線10による電力供給を開始する(時刻t4)。この結果、図示するように、充電ケーブルの電力線10における充電電圧が上昇し、これに伴い充電電流も立ち上がる。
充電スタンド4による駆動バッテリ5の充電中に、負荷増大等の何らかの原因で充電電流が定格電流よりも減少する事態となった場合には、CPLT信号のデューティ比はCPLT回路7により第一の有効値よりも低い第二の有効値に変更される。(時刻t5)
そして、補機バッテリ2の電源電圧Vが所定値VCを超えて駆動バッテリ5のSOCが既定値以上となって車両側における充電が終了すると、PLC/InbandECU3は、CPLT信号用のコンタクトの電位を第二電位V2に変更する(時刻t6)。
CPLT回路7は、CPLT信号用のコンタクトの電位が第二電位V2に変更されたことを検知すると、車両からの充電要求がなくなったとみなし(時刻t6)、内部の発振回路を停止する(時刻t7)。PLC/InbandECU3は、CPLT信号の発振が停止したことを検知すると、CPLT信号用のコンタクトの電位を第一電位V1に変更する(時刻t8)。これによって、システム全体のCPLT信号に基づく充電動作が終了する。
なおCPLT回路7は充電通信が成立している場合には、デューティ比を有効値以外かつ有効値より小さい5%としたCPLT信号を送信している。通信ソフトウェアのバージョンアップつまり更新の完了が不可であると判定された後、CPLT信号による充電を実行する前に、CPLT信号を有効値とする。
以下本実施例1の充電通信システムSの制御内容を、図3のフローチャートを用いて説明する。ステップS1に示すように、PLC/InbandECU3の判定手段3aは充電スタンド4のスタンド側通信回路から通信ソフトウェアのバージョンに路側と車両側で相違があり、バージョンアップが必要である旨の通知がなされているか否かを判定する。
ステップS1において肯定と判定される場合においては、ステップS2にすすみ、否定と判定される場合には、ENDの手前にすすむ。ステップS2において、判定手段3aは、補機バッテリ2の電源電圧Vが所定値VC以下であって、更新の完了が不可であるか否かを判定し、肯定と判定される場合にはステップS3にすすみ、否定と判定される場合には、ステップS7にすすみ、通信ソフトウェアのインストールつまり更新を行う。
ステップS3において、PLC/InbandECU3の判定手段3aは通信ソフトウェアのインストールを中止し、つづいて、ステップS4において、判定手段3aは充電通信の機能を継続することが不可であると判定する。この後、ステップS5において、判定手段3aは、CPLT回路7からのCPLT信号(矩形信号)のデューティ比が電流を示す有効値であるか否か、より具体的には5%より大きい上述した第一又は第二の有効値であるか否かを判定し、否定であればENDにすすみ、肯定であればステップS6にすすんで、充電手段3bはCPLT信号に基づく上述した充電を行う。
なお、充電スタンド4側のCPLT回路7が、通信ソフトウェアのバージョンアップつまり更新の完了が不可であると判定された後、CPLT信号による充電を実行する前に、CPLT信号を有効値とするにあたっては、適宜の手段を用いることができる。
ここでは、図4に示すように、ステップS5の充電通信継続不可の判定後、充電通信機能継続不可通知をPLC/InbandECU3が充電スタンド4側に送信した後、充電スタンド4側のCPLT回路7がデューティ比を有効値に切り換えるものとする。なお、充電通信が一旦成立した後においてはデューティ比を有効値としても差し支えないことから、図5に示すように、充電スタンド4側のCPLT回路7が5%のデューティ比のCPLT信号を最初に送信した後、直ぐにデューティ比を有効値とすることとしても良い。
また、補機バッテリ2の電源電圧Vが所定値VCを超えるまでの時間が、駆動バッテリ5のSOCが規定値を超えるまでの時間よりも短い場合には、図4のフローチャートのステップS7の後に、図6のステップS8に示すように、充電通信による充電を行うこととしてもよい。
以上述べた本実施例1の充電通信システムS及び充電通信装置1及び充電通信方法によれば以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、補機バッテリ2の電圧低下に伴い、バージョンアップつまり更新の完了が不可となる場合でも、CPLT信号を用いた充電を実行して、駆動バッテリ5の充電を継続させて、補機バッテリ2の電源電圧を確保して、直ちに図3又は図6のステップS7の更新を可能とすることができる。これにより、充電通信を速やかに復帰させることができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
例えば上述した実施例においては、充電通信用の通信線をCPLT線8としたInband通信としたが、図7に示すように、電力線10に信号を重畳させる電力線通信とすることもできる。
また充電スタンド4が用いる商用電源については直流電源であってもよい。直流電源である場合には、AC/DCコンバータをバイパスして駆動バッテリ5へ給電する配線を用いて充電する。さらに、ECU相互間の通信形態は上述した実施例に示すCAN等に限られるものではなく、通信線又は電力線を用いた充電通信を用いることも可能である。
本発明は、充電通信装置、充電通信システム、充電通信方法、プログラム、媒体に関するものであり、駆動バッテリと補機バッテリを有する乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。
S 充電通信システム
1 充電通信装置
2 補機バッテリ
3 PLC/InbandECU
3a 判定手段
3b 充電手段
4 充電スタンド(外部電源)
5 駆動バッテリ
6 充電制御ECU
7 CPLT回路(発信手段)
8 CPLT線
9 PISW線(挿抜検知線)
10 電力線
11 インレット

Claims (5)

  1. 外部電源との充電通信を実行する充電制御プログラムの更新が必要な場合に、車両の補機バッテリの電源電圧が所定値以下であって前記更新が不可であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段が否定と判定する場合、前記更新を実行した上で前記充電通信に基づき前記外部電源から前記車両の駆動バッテリへの充電を実行する第1の充電手段と、前記判定手段が肯定と判定する場合に前記外部電源との間で授受される矩形信号の電圧レベルとデューティ比に基づ前記外部電源から前記駆動バッテリへの充電を実行する第2の充電手段を含むことを特徴とする充電通信装置。
  2. 請求項1に記載の充電通信装置と前記外部電源を含み、前記外部電源が前記矩形信号を発振させる発手段を含み、前記第2の充電手段は前記矩形信号の前記デューティ比が所定の電流値を示す場合に前記充電を実行することを特徴とする充電通信システム。
  3. 外部電源との充電通信を実行する充電制御プログラムの更新が必要な場合に、車両の補機バッテリの電源電圧が所定値以下であって前記更新が不可であるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて否定と判定する場合、前記更新を実行した上で前記充電通信に基づき前記外部電源から前記車両の駆動バッテリへの充電を実行する第1の充電ステップと、前記判定ステップにおいて肯定と判定する場合に前記外部電源との間で授受される矩形信号の電圧レベルとデューティ比に基づ前記外部電源から前記駆動バッテリへの充電を実行する第2の充電ステップを含むことを特徴とする充電通信方法。
  4. 請求項3の充電通信方法を実行するプログラム。
  5. 請求項4のプログラムを記憶した媒体。
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