JP6406074B2 - 通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池が設けられた電動車両と、蓄電池に充電コネクタを介して充電を行う充電スタンドとの間で、CP(Control Pilot:充電制御信号)信号及びCP信号に重畳させたPLC(Power Line Communication:電力線通信信号)信号を送受信する通信方法に関する。
プラグインハイブリッド車、EV(Electric Vehicle)車といった動力源の少なくとも一部に電動機が設けられた電動車両には蓄電池が設けられており、充電スタンドから給電を受けて蓄電池が充電される。充電スタンドが普及して自宅以外に設けられるようになると、充電時に電動車両の認証や課金を行ったり、蓄電池の充電状態をユーザに伝えたりといったように、電動車両と充電スタンド間の相互通信のニーズが高まる。
このような相互通信を行う場合に、CP信号(充電制御信号)にPLC信号(電力線通信信号)を重畳させるHLC(High Lebel Communication)通信が用いられる。CP信号についてはIEC 61851−1規格やSAE J1772規格にて,HLC通信についてはISO/IEC15118規格で規格化されようとしている。HLC通信で用いるPLC通信においては、特に充電スタンドが稼働中の状態では、ノイズの影響を受けやすい特性がある。
下記特許文献1では、このノイズの影響を低減するため、ノイズ情報取得部が取得したノイズ情報に基づいて、通信パラメータを決定し、決定した通信パラメータを用いた通信を行うものとしている。
特開2013−26953号公報
上記従来の技術を用いれば、ノイズによる影響を低減できる可能性はあるけれども、車両周辺の環境変化によりノイズ環境は刻々と変化するものであり、必ずしも安定した通信が保証されるものではない。通信が不安定になれば、ノイズの影響を受けて通信が途絶し、充電が途中で停止してしまうことも想定される。上記従来の技術では、このような通信途絶には対処することができず、ユーザは充電コネクタを挿抜してリセット動作をする等の対応をしなければならない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電スタンドと電動車両との間のPLC通信がノイズ等で途絶した場合であっても、ユーザのリセット動作を介在させることなく充電継続することができる通信方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る通信方法は、蓄電池(402)が設けられた電動車両(40)と、前記蓄電池に充電コネクタ(20)を介して充電を行う充電スタンド(10)との間で、充電制御信号であるCP信号及び前記CP信号に重畳させたPLC信号を送受信する通信方法であって、前記蓄電池と前記充電スタンドとの間における充電中に、前記電動車両と前記充電スタンドとの間の通信が途絶したことを検出すると、前記CP信号を前記充電コネクタの接続状態に対応する第2CP電圧から前記充電コネクタの非接続状態に対応する第1CP電圧に遷移させ、その後、前記CP信号を前記第1CP電圧から前記第2CP電圧に遷移させるCPリセット処理を実行し、前記CPリセット処理を実行した後、前記充電スタンドからの充電通信開始要求を受信した場合に、前記充電スタンドと前記電動車両との間の通信を再開し、前記蓄電池と前記充電スタンドとの間の充電を再開する充電再開処理を実行する。
本発明によれば、充電中に通信途絶状態に陥ると、CP信号を第2CP電圧から第1CP電圧に遷移させ、その後、CP信号を第1CP電圧から第2CP電圧に遷移させるCPリセット処理を実行するので、擬似的に充電コネクタが一時的に抜かれて、再び挿されたようにCP信号を操作することができる。従って、充電スタンドは、ユーザが何らの操作をしなくてもリセット動作がなされたと認識するので、充電通信開始要求に応じた充電再開処理を実行することができる。
本発明によれば、充電スタンドと電動車両との間のPLC通信がノイズ等で途絶した場合であっても、ユーザのリセット動作を介在させることなく充電継続することができる通信方法を提供することができる。
本発明の実施形態である電動車両及び充電スタンドの構成を示すブロック図である。 図1に示す制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図1に示す制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図1に示す電動車両及び充電スタンドの動作を説明するためのシーケンス図である。 図1に示す電動車両及び充電スタンドの動作を説明するためのシーケンス図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図1に示されるように本実施形態のシステムは、充電スタンド10と、充電コネクタ20と、インレット30と、電動車両40と、を備えている。充電スタンド10と充電コネクタ20とは、電力線によって繋がれている。充電コネクタ20はインレット30に挿抜され、インレット30を介して充放電することが可能であるとともに、通信信号も授受している。充電コネクタ20とインレット30には、主に電動車両40が、充電コネクタが接続されたことを検出するためのPP(Proximity Pilot)信号に関わる電気回路が含まれている。(これらはIEC61851−23やSAE J1772規格にて規格化されている)
インレット30は電動車両40に設けられ、充電コネクタ20が挿抜可能なように構成されるアダプタ装置である。電動車両40は、少なくとも電動機を動力源として有する車両であり、例えばプラグインハイブリッド車両や電気自動車として構成される。
充電スタンド10は、制御部101と、電力源102と、PLC通信回路103(通信機能部)と、抵抗104と、オシレータ105(通信機能部)と、を備えている。制御部101は、電動車両40への給電制御を実行する部分である。制御部101は、電動車両40との間で送受信するCP信号及びPP信号の電圧値を取得することが可能なように構成されている。
電力源102は、電動車両40に設けられた蓄電池402に給電するための電力源である。制御部101は、電力源102が、蓄電池402に給電するために蓄電池402との間の電力線に印加している電圧値を取得することができるように構成されている。
オシレータ105は、制御部101からの制御信号に応じて、所定のデューティ比のCP信号を出力する部分である。抵抗104は、本実施形態の場合1kΩの抵抗体である。
PLC通信回路103は、オシレータ105から出力されるCP信号にPLC信号を重畳する部分である。PLC通信回路103によってPLC信号が重畳されたCP信号は充電コネクタ20を通ってインレット30に送信され、電動車両40に送られる。
充電コネクタ20には、抵抗201と、抵抗203と、スイッチSW4と、が設けられている。抵抗201は、本実施形態の場合150Ωの抵抗体である。抵抗203とスイッチSW4とは並列に接続され、接地されている。抵抗203は、本実施形態の場合330Ωの抵抗体である。
インレット30は、電動車両40に設けられ、充電コネクタ20が挿抜可能なように構成されている。インレット30には、抵抗301が設けられている。抵抗301は、本実施形態の場合、2.7kΩの抵抗体である。
電動車両40は、制御部401と、蓄電池402と、PLC通信回路403と、インダクタ404と、抵抗405と、ダイオード406と、抵抗407と、スイッチSW1と、抵抗408と、スイッチSW2と、5Vの電圧が印加されている抵抗409と、スイッチSW3と、を備えている。
PLC通信回路403は、充電スタンド10から送信されるPLC信号が重畳されたCP信号を受信する。PLC通信回路403は、PLC信号が重畳されたCP信号からPLC信号を取り出し、CP信号を制御部401に向けて出力する。
CP信号は、抵抗405とインダクタ404との並列回路部及びダイオード406を通って、抵抗407及び抵抗408に出力される。抵抗407は、本実施形態の場合2.74kΩの抵抗体である。抵抗407には、スイッチSW1が繋がれている。抵抗408は、本実施形態の場合1.3kΩの抵抗体である。抵抗408には、スイッチSW2が繋がれている。
充電コネクタ20が繋がれており、スイッチSW1及びスイッチSW2の双方がON状態(スイッチが閉じられた状態)であると、CP信号のピーク電圧は6Vとなるように構成されている。この状態から、スイッチSW2のみがOFF状態(スイッチが開かれた状態)になると、CP信号のピーク電圧は9V(第2CP電圧)となるように構成されている。この状態から、スイッチSW1もOFF状態(スイッチが開かれた状態)になると、CP信号のピーク電圧は12V(第1CP電圧)となるように構成されている。
5Vの電圧が印加されている抵抗409は、本実施形態の場合330Ωの抵抗体である。抵抗409には、スイッチSW3が繋がれている。スイッチSW3がON状態(スイッチが閉じられた状態)であり充電コネクタ20が繋がれた状態では、PP信号の電圧は2.76V(第2PP電圧)となるように構成されている。この状態からスイッチSW3をOFF状態(スイッチが開かれた状態)とすると、PP信号の電圧は4.45V(第1PP電圧)となるように構成されている。
図2に示されるように、充電コネクタ20がインレット30に繋がれて充電中である場合、(A)CP信号制御としては、(A1)スイッチSW1の状態はON状態であり、(A2)スイッチSW2の状態もON状態である。従って、(A3)CP信号のピーク電圧は6Vとなっている。
この状態から通信途絶が発生したことを制御部401が検知すると、(A2)スイッチSW2をOFF状態として充電を停止する。この状態になると、(A3)CP信号のピーク電圧は第2CP電圧(充電コネクタ20は繋がれた状態を示す)相当の9Vとなる。続いて、制御部401は、擬似プラグアウトのタイミングで(A1)スイッチSW1をOFF状態とする。この状態になると、(A3)CP信号のピーク電圧は第1CP電圧(充電コネクタ20が非接続状態に相当する状態であることを示す)相当の12Vとなる。このようにCPリセット処理を実行するように制御することで、CP信号をモニタリングしている充電スタンド10の制御部101は、実際には充電コネクタ20がインレット30に挿入されたままの状態であるものの、CP信号の遷移によって充電コネクタ20がインレット30から抜かれたものと判断する。
CP信号の遷移によって充電コネクタ20がインレット30から抜かれたものと判断してから擬似プラグインのタイミングまでの所定時間経過後、(A1)スイッチSW1をON状態とすると、(A3)CP信号のピーク電圧は、第2CP電圧(充電コネクタ20は繋がれた状態を示す)相当の9Vとなる。充電スタンド10から充電通信開始要求を受信し、充電許可が出されたものと判断されると、(A2)スイッチSW2をON状態とする。(A2)スイッチSW2がON状態となると、(A3)CP信号のピーク電圧は、第1CP電圧(充電コネクタ20が非接続状態に相当する状態であることを示す)相当の12Vとなる。
また、充電コネクタ20がインレット30に繋がれて充電中である場合、(B)PP信号制御としては、(B1)スイッチSW3の状態はON状態である。従って、(B2)PP信号レベルは、第2PP電圧(充電コネクタ20は繋がれた状態を示す)相当の2.76Vとなる。続いて、制御部401は、擬似ブラグアウトのタイミングで(B1)スイッチSW3をOFF状態とする。この状態になると、(B2)PP信号レベルは、第1PP電圧(充電コネクタ20が非接続状態に相当する状態であることを示す)相当の4.45Vとなる。このようにPPリセット処理を実行するように制御することで、PP信号をモニタリングしている充電スタンド10の制御部101は、実際には充電コネクタ20がインレット30に挿入されたままの状態であるものの、PP信号の遷移によって充電コネクタ20がインレット30から抜かれたものと判断する。
PP信号の遷移によって充電コネクタ20がインレット30から抜かれたものと判断してから擬似プラグインのタイミングまでの所定時間経過後、(B1)スイッチSW3をON状態とすると、(B2)PP信号レベルは、第2PP電圧(充電コネクタ20は繋がれた状態を示す)相当の2.76Vとなる。
図2を参照しながら説明したように、(A)で示すCP信号制御と、(B)で示すPP信号制御との双方を実行することも一つの制御態様であるけれども、図3に示されるように、(A)で示すCP信号制御のみで擬似プラグアウト・インの状態を作り出すこともできる。図2及び図3に示すようなリセット処理を実行した場合に、制御部401は、ユーザの携帯端末にその旨を報知する情報を送信することができる。
続いて、図4及び図5を参照しながら、電動車両40と充電スタンド10との間の情報授受及びそれに伴う動作について説明する。図4及び図5は、一連のシーケンス図である。
ステップS101では、電動車両40の制御部401が、充電スタンド10との間において通信途絶が発生したか否かを判断する。通信途絶が発生していないと判断すればステップS101の判断を継続し、通信途絶が発生していると判断すればステップS102の処理に進む。
ステップS101に対応するステップ201では、充電スタンド10の制御部101が、電動車両40との間において通信途絶が発生したか否かを判断する。通信途絶が発生していないと判断すればステップS201の判断を継続し、通信途絶が発生していると判断すればステップS202の処理に進む。
ステップS102では、制御部401が充電停止処理を実行する。制御部401は、電力源102と蓄電池402とを繋ぐ電力線に設けられたリレーをOFF状態(リレーが開かれた状態)とする。制御部401は、CP信号を第2CP電圧(6Vから9Vにピーク電圧変更)とするように、スイッチSW2をOFF状態とする。
ステップS102に対応するステップ202では、制御部101が電力源102からの出力停止処理を実行する。ステップ102の処理で第2CP電圧とされたCP信号は、このタイミングで充電スタンド10に送信される。
ステップS103では、電動車両40から充電スタンド10に向けて、通信終了メッセージ(Session Stop. Req)を送信する。これに対して通常は充電スタンド10から返信メッセージ(Session Stop.Res)が送信されるが、通信途絶状態にあればこの返信メッセージは電動車両40側に届かない。
続いて、ステップS104で、通信終了メッセージ(Session Stop. Req)に対する応答があったか否かを判断する。応答があったと判断すればステップS105の処理に進み、応答がなかったと判断すればステップS109の処理に進む。
ステップS105では、電力源102と蓄電池402とを繋ぐ電力線(充電ライン)の電圧を測定する。ステップS105に続くステップS106では、ステップS105で測定した電圧が0となっているか(充電スタンド10がステップS202における充電停止処理を完了しているか)否かを判断する。充電ラインの電圧が落ちていればステップS107の処理に進み、充電ラインの電圧が維持されていればステップS109の処理に進む。
ステップS107では、電動車両40から充電スタンド10に向けて、通信開始メッセージ(SDP.Req/SLAC_Parm.Req)を送信する。これに対して通常は充電スタンド10から返信メッセージ(SDP.Res/SLAC_Parm.Cnf)が送信されるが、通信途絶状態にあればこの返信メッセージは電動車両40側に届かない。
ステップS107に続くステップS108では、制御部401が通信開始メッセージ(SDP.Req/SLAC_Parm.Req)に対する応答があったか否かを判断する。応答があったと判断すればステップS114の処理に進み、応答がなかったと判断すればステップS109の処理に進む。
ステップS109では、制御部401がスイッチSW1をOFF状態とし、擬似プラグアウト状態(CP信号が第1CP電圧である12Vの状態)になるように制御する。尚、ステップS109では、スイッチSW3もOFF状態とする処理(図2参照)としても、スイッチSW3はON状態とする処理(図3参照)としてもよい。
ステップS109に対応するステップS203では、充電スタンド10の制御部101が、CP信号単独若しくはCP信号及びPP信号に基づいて、プラグアウト状態になっているか否かを判断する。プラグアウト状態になっていないと判断すればステップS203の判断を繰り返し、プラグアウト状態になっていればステップS204の処理に進む。
ステップS110では、制御部401がスイッチSW1をON状態とし、擬似プラグイン状態(CP信号が第2CP電圧である9Vの状態)になるように制御する。尚、ステップS109において、スイッチSW3もOFF状態としていれば、スイッチSW3をON状態に戻す。
ステップS110に対応するステップS204では、制御部101が、CP信号単独若しくはCP信号及びPP信号に基づいて、プラグイン状態になっているか否かを判断する。プラグイン状態になっていないと判断すればステップS204の判断を繰り返し、プラグイン状態になっていればステップS205の処理に進む。
ステップS205では、充電スタンド10から電動車両40に向けて、充電通信開始要求である5%デューティ比の信号を送信する。尚、ステップS205の処理を実行する前に、ユーザの何らかの操作処理が終了していることを確認してもよい。
ステップS110に続くステップS111では、電力源102と蓄電池402とを繋ぐ電力線(充電ライン)の電圧を測定する。ステップS111に続くステップS112では、ステップS105で測定した電圧が0となっているか否かを判断する。充電ラインの電圧が落ちていればステップS113の処理に進み、充電ラインの電圧が維持されていれば異常が発生しているものと判断して再充電を行わずに処理を終了する。
ステップS113では、充電スタンド10から充電通信開始要求である5%デューティ比の信号を受信しているか判断する。充電通信開始要求を受信していなければステップS113の判断を繰り返し、充電通信開始要求を受信していればステップS114の処理に進む。
ステップS114では、通信開始処理及び充電再開処理を実行する。具体的には、通信開始メッセージ(SLAC_Parm.Req)を送信し、返信メッセージ(SLAC_Parm.Cnf)の受信を待って充電再開処理を実行する。
尚、充電コネクタ20と電動車両40のインレット30との間には、接続ロック(不図示)が設けられており、上述したリセット処理中においては解除されないように構成されている。
10:充電スタンド
20:充電コネクタ
40:電動車両

Claims (9)

  1. 蓄電池(402)が設けられた電動車両(40)と、前記蓄電池に充電コネクタ(20)を介して充電を行う充電スタンド(10)との間で、充電制御信号であるCP信号及び前記CP信号に重畳させたPLC信号を送受信する通信方法であって、
    前記蓄電池と前記充電スタンドとの間における充電中に、前記電動車両と前記充電スタンドとの間の通信が途絶したことを検出すると、前記CP信号を前記充電コネクタの接続状態に対応する第2CP電圧から前記充電コネクタの非接続状態に対応する第1CP電圧に遷移させ、その後、前記CP信号を前記第1CP電圧から前記第2CP電圧に遷移させるCPリセット処理を実行し、
    前記CPリセット処理を実行した後、前記充電スタンドからの充電通信開始要求を受信した場合に、前記充電スタンドと前記電動車両との間の通信を再開し、前記蓄電池と前記充電スタンドとの間の充電を再開する充電再開処理を実行することを特徴とする通信方法。
  2. 前記電動車両と前記充電スタンドとの間で、前記充電コネクタの接続検出信号であるPP信号を送受信することが可能であり、
    前記蓄電池と前記充電スタンドとの間における充電中に、前記電動車両と前記充電スタンドとの間の通信が途絶したことを検出すると、前記PP信号を前記充電コネクタの接続状態に対応する第2PP電圧から前記充電コネクタの非接続状態に対応する第1PP電圧に遷移させ、その後、前記PP信号を前記第1PP電圧から前記第2PP電圧に遷移させるPPリセット処理を実行し、
    前記PPリセット処理を実行した後、前記充電スタンドからの充電通信開始要求を受信した場合に、前記充電スタンドと前記電動車両との間の通信を再開させ、前記蓄電池と前記充電スタンドとの間の充電を再開させる充電再開処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
  3. 前記CPリセット処理又は前記PPリセット処理を実行した後、前記充電再開処理を実行する前に、前記充電スタンドから前記蓄電池に至る充電ラインに充電電圧が印加されているか否かを確認し、前記充電電圧が印加されている場合には前記充電再開処理を実行しないことを特徴とする請求項に記載の通信方法。
  4. 前記CPリセット処理又は前記PPリセット処理の実行前に、通信停止要求を前記電動車両から前記充電スタンドに送信し、前記充電スタンドからの応答が無い場合に前記CPリセット処理又は前記PPリセット処理を実行することを特徴とする請求項2又は3に記載の通信方法。
  5. 前記充電スタンドからの応答があった場合であっても、前記充電スタンドから前記蓄電池に至る充電ラインに充電電圧が印加されている場合には、前記CPリセット処理又は前記PPリセット処理を実行することを特徴とする請求項4に記載の通信方法。
  6. 前記充電コネクタと前記電動車両との接続ロックが、前記CPリセット処理中又は前記PPリセット処理中においては解除されないことを特徴とする請求項から5のいずれか1項に記載の通信方法。
  7. 前記CPリセット処理又は前記PPリセット処理の実行にあたって、その旨を報知することを特徴とする請求項から6のいずれか1項に記載の通信方法。
  8. 前記電動車両と前記充電スタンドとの間で、前記充電コネクタの接続検出信号であるPP信号を送受信することが可能であり、
    前記CP信号が前記第1CP電圧であり、前記PP信号が前記第2PP電圧である場合に、前記CPリセット処理が行われたものと判断し、前記充電再開処理を実行することを特徴とする請求項に記載の通信方法。
  9. 蓄電池(402)が設けられた電動車両(40)との間で、充電制御信号であるCP信号及び前記CP信号に重畳させたPLC信号を送受信し、前記蓄電池に充電コネクタ(20)を介して充電を行う充電スタンド(10)であって、
    制御部(101)と、通信機能部(103,105)を備え、
    前記電動車両と前記充電スタンドとの間の通信が途絶したことが検出され、前記CP信号を前記充電コネクタの接続状態に対応する第2CP電圧から前記充電コネクタの非接続状態に対応する第1CP電圧に遷移させ、その後、前記CP信号を前記第1CP電圧から前記第2CP電圧に遷移させるCPリセット処理が実行されたことを前記制御部が検知し、
    前記CPリセット処理が実行されたことを検知した後、前記通信機能部が充電通信開始要求を前記電動車両に送信し、
    前記充電通信開始要求の送信があった場合に、前記充電スタンドと前記電動車両との間の通信が再開され、前記蓄電池と前記充電スタンドとの間の充電を再開する充電再開処理が実行されることを特徴とする充電スタンド。
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