JP7047684B2 - 車両の通信装置 - Google Patents

Description

本開示は、複数の給電スタンドと通信可能に構成された車両の通信装置に関する。

近年、車両に電力を供給する給電スタンドと車両との間で通信を行なうためのさまざまな技術が開発されている（たとえば特許文献１－３参照）。たとえば、特許文献１には、車両および複数の給電スタンドの各々に測距装置を設けて車両と複数の給電スタンドの各々との間の距離を計測し、計測結果に基づいて車両が複数の給電スタンドのうちの１つと選択的に通信する通信方法が開示されている。

特表２０１５－５３４４２５号公報 特開２０１５－１９８５６２号公報 特開２０１７－３４６３１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された通信方式を用いて、車両と通信する給電スタンドを複数の給電スタンドのうちから選択するためには、通信装置とは別に測距装置を車両および複数の給電スタンドの各々に設ける必要がある。そのため、車両および複数の給電スタンドの構成が複雑になり、コストが増大してしまうという問題があった。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両が近づこうとしている給電スタンドと車両との間の通信確立を簡易な構成で自動的に行なうことである。

本開示による通信装置は、車両の通信装置であって、複数の給電スタンドと無線通信可能に構成され、複数の給電スタンドからそれぞれ発信される複数の電波信号の受信強度および受信方向を検出可能に構成された通信モジュールと、複数の給電スタンドのうちのいずれか１つとの無線通信を確立するように通信モジュールを制御する制御装置とを備える。制御装置は、複数の電波信号の受信強度および受信方向に基づいて、車両との通信を確立する給電スタンドを複数の給電スタンドのうちから選択するように構成される。

上記の車両の通信装置によれば、複数の給電スタンドからそれぞれ発信される複数の電波信号の受信強度および受信方向に基づいて、車両との通信を確立する給電スタンドが、複数の給電スタンドのうちから自動的に選択される。そのため、たとえば、車両に近く（受信強度がより大きく）、かつ車両の進行方向にある（たとえば受信方向が車両の真正面方向あるいは真後ろ方向により近い）給電スタンドを、車両が近づこうとしている給電スタンドとして特定し、特定された給電スタンドとの通信確立を自動的に行なうことができる。これにより、新たに測距装置を設けることなく簡易な構成で、車両が近づこうとしている給電スタンドと車両との間の通信確立を自動的に行なうことができる。

本開示によれば、車両が近づこうとしている給電スタンドと車両との間の通信確立を簡易な構成で自動的に行なうことができる。

本実施の形態による給電システムの全体構成の一例を示す図である。 車両の無線通信モジュールに設けられる、受信方向θを検出するための構成（アレイアンテナ）の一例を示す図である。 車両正面にある給電スタンドＳＡに向かって車両が前進している状態を示す図である。 各給電スタンドからの受信強度ＲＳＳＩの値の一例を示す図である。 車両のＥＣＵが行なう処理の概要の一例を示すフローチャートである。

本開示の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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下で用いられる図中の矢印Ｆ，Ｂ，Ｒ，Ｌ，Ｕは、車両を基準とする方向を示しており、矢印Ｆは「前方」、矢印Ｂは「後方」、矢印Ｒは「右」、矢印Ｌは「左」、矢印Ｕは「上」を示している。以下では、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）を、「ＥＣＵ」とも記載する。

図１は、本実施の形態による車両の通信装置を含む給電システムの全体構成の一例を示す図である。本実施の形態による給電システムは、給電ステーション１と車両２とを含む。給電ステーション１には、３つの給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣが設けられている。なお、給電スタンドの数は３つに限られず、２つ以上であればよい。

給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣの各々には、車両２が進入して停車することができる駐車スペースが設けられている。なお、本実施の形態においては、車両２が後向きでも前向きでも各駐車スペース内に停車できるように構成されている。また、車両２は、給電スタンドＳＡ～ＳＣに車両２とは別の他の車両が存在しない場合（すなわち、給電スタンドＳＡ～ＳＣの駐車スペースが空いている場合）には、任意の給電スタンドＳＡ～ＳＣの駐車スペースに停車することができる。

給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣの駐車スペースの路面上には、送電ユニット１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃがそれぞれ設けられるとともに、無線通信モジュール（ＳＥＣＣ）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがそれぞれ設けられる。以下、区別する必要がない場合（共通の構成や性質などについて述べる場合）には、送電ユニット１０Ａ～１０Ｃの各々を「送電ユニット１０」とも記載し、無線通信モジュール２０Ａ～２０Ｃの各々を「無線通信モジュール２０」とも記載する。

車両２は、受電ユニット６０と、無線通信モジュール（ＥＶＣＣ）７０と、ＥＣＵ１００とを備える。車両２は、蓄電装置（図示せず）に蓄えられた電力のみを用いて走行可能な電気自動車であってもよいし、蓄電装置に蓄えられた電力とエンジン（図示せず）の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車であってもよい。

この給電システムでは、車両２の受電ユニット６０が給電スタンドＳＡ～ＳＣのいずれか１つの駐車スペース内の送電ユニット１０に対向するように車両２の位置合せが完了した状態で車両２が停車している場合、車両２が停車した駐車スペースに設けられる送電ユニット１０から車両２へ電力の供給が行なわれる。電力の供給は、送電ユニット１０からケーブルを介さずに非接触で車両２の受電ユニット６０へ電力を供給する方式（ワイヤレス給電方式）で行なわれる。送電ユニット１０から車両２に供給される電力によって、車両２の蓄電装置（図示せず）が充電される。

送電ユニット１０の上面中央部付近には、魚眼レンズを備えたカメラ（図示せず）が設けられる。このカメラは、魚眼レンズを備えることにより、車両２が送電ユニット１０に向けて移動する際の車両２の受電ユニット６０を含む広い空間を撮影可能に構成される。

無線通信モジュール２０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）のアクセスポイント（親機）として機能する。無線ＬＡＮは、たとえばＩＥＥＥ８０２．１１準拠の無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ（登録商標）等）である。以下では、無線通信モジュール２０が、ＷｉＦｉによる無線通信を行なう例を示す。

無線通信モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、固有のＳＳＩＤ（識別情報）およびパスワードがそれぞれ割り当てられている。また、本実施の形態による無線通信モジュール２０は、たとえばＩＳＯ／ＩＥＣ１５１１８既定のプライベート仕様に準拠した無線通信を行なうように構成される。

無線通信モジュール２０は、ＳＳＩＤの情報を含むＷｉｆｉビーコンフレームと呼ばれる電波信号を、定期的にネットワーク内のすべてのクライアント（子機）に送信する。無線通信モジュール２０は、自らが送信した電波信号（Ｗｉｆｉビーコンフレーム）に応答してクライアントからの接続要求を受信すると、所定の認証処理を行ない、認証が成功したクライアントとの通信を確立する。

車両２は、上述したように、受電ユニット６０と、無線通信モジュール（ＥＶＣＣ）７０と、ＥＣＵ１００とを備える。

受電ユニット６０は、車両２の下面（路面側）に設けられる。上述したように、受電ユニット６０が送電ユニット１０に対向するように車両２の位置合せが完了した状態で車両２が給電スタンドＳＡ～ＳＣのいずれか１つの駐車スペースに停車している場合、受電ユニット６０は、車両２が停車した駐車スペースに設けられる送電ユニット１０から非接触で受電するように構成される。受電ユニット６０が受けた電力によって車両２の蓄電装置（図示せず）が充電される。

無線通信モジュール７０には、給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣのＷｉｆｉ情報（ＳＳＩＤなど）が事前に登録されている。無線通信モジュール７０は、給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣにそれぞれ設置された無線通信モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ（親機）に対するクライアント（子機）として機能し得る。無線通信モジュール７０は、無線通信モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃから発信された電波信号（Ｗｉｆｉビーコンフレーム）を受信するように構成される。

無線通信モジュール７０は、無線通信モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの電波信号の強度（以下「受信強度ＲＳＳＩ」ともいう）をそれぞれ検出可能に構成される。また、無線通信モジュール７０は、無線通信モジュール２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの電波信号の到来方向（以下「受信方向θ」ともいう）をそれぞれ検出可能に構成される。なお、以下では、受信方向θが、車両２が前進している場合には車両２の真正面方向を基準として検出されるものとして説明する。

図２は、車両２の無線通信モジュール７０に設けられる、受信方向θを検出するための構成（アレイアンテナ）の一例を示す図である。無線通信モジュール７０は、複数のアレイアンテナ７１と、演算回路７２とを備える。

複数のアレイアンテナ７１は、車両２の左右方向に、所定距離ｄを隔てて並べて配置される。複数のアレイアンテナ７１が受信した電波信号（Ｗｉｆｉビーコンフレーム）は、演算回路７２に送られる。演算回路７２は、複数のアレイアンテナ７１がそれぞれ受信した電波信号の位相差とアレイアンテナ７１間の所定距離ｄとの関係から、電波信号の受信方向θを検出（演算）するように構成される。

図１に戻って、車両２のＥＣＵ１００は、演算装置としてのＣＰＵ、記憶装置（メモリ）、および入出力バッファ（いずれも図示せず）を含む。ＥＣＵ１００は、無線通信モジュール７０を介して給電スタンドの無線通信モジュール２０との通信を行ないながら、受電ユニット６０が受けた電力による車両２の蓄電装置の充電を行なうように車両２の各機器を制御する。ＥＣＵ１００が行なう制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

ＥＣＵ１００は、無線通信モジュール７０から受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θを取得し、受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θに基づいて車両２が近づこうとしている給電スタンドを特定し、特定された給電スタンドに設けられる無線通信モジュール２０との通信確立を自動的に行なうように構成される。以下、受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θに基づいて車両２が近づこうとしている給電スタンドを特定する手法の一例について説明する。

図３は、車両２の正面にある給電スタンドＳＡに向かって車両２が前進している状態を示す図である。図３に示す状態においては、車両２は、給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣのうち、給電スタンドＳＡに最も近く、給電スタンドＳＢ，ＳＣの順に遠くなる。ＥＣＵ１００は、受信強度ＲＳＳＩが車両２と給電スタンドとの距離に相関することを利用して、車両２に最も近い給電スタンドを特定する。

図４は、図３に示す状態における各給電スタンドからの受信強度ＲＳＳＩの値の一例を示す図である。図４において、曲線Ｌ１は、車両２と給電スタンド（より詳しくは無線通信モジュール２０）と間の距離と、受信強度ＲＳＳＩとの対応関係を示す曲線である。

曲線Ｌ１で示されるように、受信強度ＲＳＳＩは、車両２と給電スタンドとの間の距離が短くなるほど、大きくなる特性を有する。したがって、図３に示す状態においては、図４に示すように、車両２に最も近い給電スタンドＳＡからの受信強度ＲＳＳＩが最も大きい値となる。ＥＣＵ１００は、この特性を利用して、受信強度ＲＳＳＩが最も大きい給電スタンドＳＡを、車両２に最も近い給電スタンドとして特定する。

さらに、図３に示す状態においては、給電スタンドＳＡが車両２の正面にあるため、給電スタンドＳＡからの受信方向θａ（車両２の真正面方向と無線通信モジュール２０Ａからの電波信号の到来方向との角度差）が最も小さい値（ほぼ０度）となり、給電スタンドＳＢからの受信方向θｂ、給電スタンドＳＣからの受信方向θｃの順に大きくなる。ＥＣＵ１００は、この特性を利用して、受信方向θａが車両２の真正面方向を示す値（０度）に最も近い給電スタンドＳＡを、車両２の進行方向にある給電スタンドとして特定する。

なお、車両が後進している場合には、ＥＣＵ１００は、受信方向θａが車両２の真後ろ方向を示す値（１８０度）に最も近い給電スタンドを、車両２の進行方向にある給電スタンドとして特定するようにすればよい。

ＥＣＵ１００は、たとえば、車両２に最も近く（受信強度ＲＳＳＩが最も大きく）、かつ車両２の進行方向にある（受信方向θａが車両２の真正面方向あるいは真後ろ方向を示す値に最も近い）給電スタンドを、車両２が近づこうとしている給電スタンドとして特定する。そして、ＥＣＵ２００は、特定された給電スタンドに設けられる無線通信モジュール２０との通信確立を自動的に行なう。これにより、車両２のユーザ（運転者）が車両２を近づけようとしている給電スタンドとの通信確立を自動的に行なうことが可能となる。

ＥＣＵ１００は、通信が確立された無線通信モジュール２０との間で情報をやり取りする。たとえば、車両２との通信が確立された無線通信モジュール２０は、車両２に対して、送電ユニット１０の上面中央部付近に設けられたカメラ（図示せず）の撮影画像を、車両２の位置情報として車両２に送信する。車両２のＥＣＵ１００は、無線通信モジュール２０からの位置情報（カメラの撮影画像）を受信し、受信した位置情報に基づいて車両２の位置合せが完了したか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、位置合せが完了した場合に、電力供給を受ける給電スタンドを確定させる。

また、ＥＣＵ１００は、無線通信モジュール２０との通信確立後においても、無線通信モジュール７０から受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θを継続的に取得し、現状よりも適切な別の給電スタンドが特定された場合には、通信確立する給電スタンドを現状の給電スタンドから適切な別の給電スタンドに自動的に切り替える。これにより、車両２のユーザ（運転者）は、車両２の運転操作を行なうだけで、通信確立する給電スタンドを自動的に切り替えることができる。

図５は、車両２のＥＣＵ１００が複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣのうちのいずれか１つとの通信を確立する際に行なう処理の概要の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期が経過する毎）に繰り返し実行される。

ＥＣＵ１００は、複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣからの電波信号をそれぞれ受信したか否かを判定する（ステップＳ１０）。電波信号を受信していない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣからの電波信号をそれぞれ受信した場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１００は、各電波信号の受信強度ＲＳＳＩを取得する（ステップＳ１２）とともに、各電波信号の受信方向θを取得する（ステップＳ１４）。

次いで、ＥＣＵ１００は、取得した受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θに基づいて、通信を確立する給電スタンドを選択する（ステップＳ１６）。たとえば、上述したように、ＥＣＵ１００は、受信強度ＲＳＳＩが最も大きく（車両２に最も近く）、かつ受信方向θａが車両２の真正面方向あるいは真後ろ方向を示す値に最も近い（車両２の進行方向にある）給電スタンドを、車両２が近づこうとしている給電スタンドとして特定し、特定された給電スタンドに設けられる無線通信モジュール２０との通信確立を自動的に行なう。

その後、ＥＣＵ１００は、リターンへと処理を移する。これにより、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期が経過する毎）に、ステップＳ１０からの処理が繰り返される。すなわち、ＥＣＵ１００は、無線通信モジュール２０との通信確立後においても、無線通信モジュール７０から受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θを継続的に取得し、現状よりも適切な別の給電スタンドが特定された場合には、通信確立する給電スタンドを現状の給電スタンドから適切な別の給電スタンドに自動的に切り替える。

以上のように、本実施の形態による車両２の通信装置は、複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣからそれぞれ発信される複数の電波信号の受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θを検出可能に構成された無線通信モジュール７０と、複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣのうちのいずれか１つとの無線通信を確立するように無線通信モジュール７０を制御するＥＣＵ１００とを備える。ＥＣＵ１００は、複数の給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣから発信される複数の電波信号をそれぞれ受信した場合、複数の電波信号の受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θに基づいて、通信を確立する給電スタンドを複数の給電スタンドのうちから選択するように構成される。そのため、たとえば、車両２に近く（受信強度ＲＳＳＩがより大きく）、かつ車両２の進行方向にある（受信方向θが車両２の真正面方向あるいは真後ろ方向により近い）給電スタンドを、車両２が近づこうとしている給電スタンドとして特定し、特定された給電スタンドとの通信確立を自動的に行なうことができる。これにより、新たに測距装置を設けることなく簡易な構成で、車両２が近づこうとしている給電スタンドと車両２との間の通信確立を自動的に行なうことができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、複数の電波信号の受信強度ＲＳＳＩおよび受信方向θに基づいて、通信を確立する給電スタンドを特定した。

これに代えて、以下の方法で通信を確立する給電スタンドを特定するようにしてもよい。

たとえば、給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣの位置情報と、給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣに設けられる無線通信モジュール２０のＷｉｆｉ情報（ＳＳＩＤ、パスワード、およびＴＬＳ証明書など）とをデータベース化しておく。そして、車両２のユーザが車両２を特定の給電スタンドに近づけようとした時に、車両２のＧＰＳ（Global Positioning System）の車両位置情報とデータベースに記憶された給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣの位置情報とを照合することによって、通信を確立する給電スタンドを特定するようにしてもよい。

また、たとえば車両２が自動駐車システムを利用する場合には、自動駐車システムと連携し、ユーザ（運転者）もしくは自動駐車システムが車両２の駐車位置として給電スタンドＳＡ，ＳＢ，ＳＣのいずれかの駐車スペースを指定した場合に、指定された駐車スペースを有する給電スタンドを、通信を確立する給電スタンドとして特定するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 給電ステーション、２ 車両、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 送電ユニット、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，７０ 無線通信モジュール、６０ 受電ユニット、７１ アレイアンテナ、７２ 演算回路、１００ ＥＣＵ、ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ 給電スタンド。

Claims (1)

1. 車両の通信装置であって、
   複数の給電スタンドと無線通信可能に構成され、前記複数の給電スタンドからそれぞれ発信される複数の電波信号の受信強度および受信方向を検出可能に構成された通信モジュールと、
   前記複数の給電スタンドのうちのいずれか１つとの無線通信を確立するように前記通信モジュールを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記複数の電波信号の前記受信強度および前記受信方向に基づいて、前記車両との通信を確立する給電スタンドを前記複数の給電スタンドのうちから選択するように構成される、車両の通信装置。

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