WO2011102068A1

WO2011102068A1 - 充電制御装置及び車両充電システム

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Publication number: WO2011102068A1
Application number: PCT/JP2010/073840
Authority: WO
Inventors: 雄一平山; 小林　貢; 光浩馬渕; 崇小川
Original assignee: 株式会社豊田自動織機
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-08-25
Also published as: JP2011172363A

Abstract

　ＡＣリレー２２に並列に信号のみを透過する信号帯域フィルタ部２１を設ける。これにより、車両１０が充電を行っておらずＡＣリレー２２がＯＦＦであっても、信号帯域フィルタ部２１を介して車両１０と外部ネットワーク４０との通信を実現する。

Description

充電制御装置及び車両充電システム

　本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッドカー等の車両に充電を行う充電制御装置及び車両充電システムに関し、さらに詳しくは車両充電システムの充電用の充電ケーブルを用いた電力線通信の技術に関する。

　近年、電気自動車やプラグインハイブリッドカー等外部から電力を充電し、この充電した電力で稼働する車両の普及が始まっている。

　そしてこれらの車両を普及させるためには、車両に電気を充電するための車両充電装置を各所に設ける必要がある。

　また車両を車両充電システムに接続したときに、充電に用いる電力線を使って車両と車両充電装置間、あるいは車両充電装置に接続されたネットワーク間で電力線通信を行うことが提案されている。

　特許文献１には、外部充電可能なメインバッテリとエンジンを有するハイブリッド車両を充電する車両充電システムが開示されている。

　この特許文献１の車両充電システムでは、車両は、車両充電システムの充電プラグに接続したときに、電力線通信によって車両充電システムから電力価格及び燃料価格についての情報を受信する。そしてこれらの情報と走行中に記録した車両走行履歴から充電にかかる電力コストと給油にかかる燃料コストを算出し、適切なエネルギーの選択を行えるようにしている。

　また特許文献２には、車両単位ではなく利用者単位で課金を行うことが出来るシステムが開示されている。この特許文献２のシステムでは、電力線通信を用いて、充電を行う際に利用者の識別情報を車両からシステムに送信し、システムでは充電料金と車両から送信された利用者の識別情報を関連づけて記憶することで、利用者単位での充電の課金を実現している。

　車両と外部ネットワークを電力線通信を用いて接続可能な従来の車両充電システムの構成例として、特許文献１の構成を図７に示す。

　図７は、特許文献１の車両充電システムの構成を示すブロック図である。

　この図７に示した構成に代表されるこれまでの車両充電システムでは、車両充電装置２００に接続された車両１００は、外部通信インターフェース部２１６を介して、システムの外部のネットワークに接続し、このネットワーク上のサーバや端末装置と通信を行うことが出来る。

特開２００８－３０８０３０号公報特開２００９－２５４０５２号公報

　しかしながら、図７の車両充電システムは、車両充電装置２００の構成が、電力線通信部２１０を、車両１００から見てリレー２０４より前段に設けることを前提とした構成である。

　したがって、例えば電力線通信部が設置されている家屋の電源に車両充電装置を接続して用いており且つ家屋で電力線通信ホームネットワークを用いている場合等、車両充電装置の後段に電力線通信部を接続する構成となる場合、車両１００が充電を行っていないときには、車両１００は電力線通信ホームネットワーク等を介した外部ネットワークと通信ができない、という問題がある。

　本発明は上記問題を鑑みて為されたものであり、その目的は車両が充電を行っていないときも外部ネットワークとの通信を可能とした充電制御装置及び車両充電システムを提供することである。

　本充電制御装置は、車両を充電する充電制御装置であって、一方が前記車両を充電するための電力線に接続され、他方が外部電力源から供給を受けるための電力線に接続され、前記車両への充電をＯＮ／ＯＦＦするリレーと、前記リレーのＯＮ／ＯＦＦを切替え制御するリレー制御部と、前記リレーに並列に設けられ、電力線に重畳された信号のみ通過させる信号帯域フィルタ部と、を備えることを特徴とする。

　本車両充電システムは、車両を充電する車両充電システムであって、外部ネットワークと接続する電力線通信ホームネットワーク装置と、前記電力線通信ホームネットワーク装置を介して外部電力源から供給される電力により前記車両を充電する充電制御装置と、から成り、前記電力線通信ホームネットワーク装置は、前記外部ネットワークと送受信を行う外部通信インターフェース部と、前記外部通信インターフェース部より渡された信号、若しくは電力線より抽出されて復調された信号のプロトコル変換を行うゲートウェイ部と、前記ゲートウェイ部から渡された信号の変調、若しくは電力線に重畳された信号の復調を行う電力線通信部と、前記電力線通信部で変調された信号を外部電力源からの電力線に重畳させ若しくは電力線に重畳されている信号を電力線から抽出して前記電力線通信部に出力する重畳/信号抽出部と、を備え、前記充電制御装置は、一方が前記車両を充電するための電力線に接続され、他方が外部電力源から供給を受けるための電力線に接続され、前記車両への充電をＯＮ／ＯＦＦするリレーと、前記リレーのＯＮ／ＯＦＦを切替え制御するリレー制御部と、前記リレーに並列に設けられ電力線に重畳された信号のみ通過させる信号帯域フィルタ部と、を備える、ことを特徴とする。

　本発明によれば、リレーの後段に外部ネットワークとの接続を行う電力線通信ホームネットワーク装置が設けられる構成であっても、リレーのＯＮ／ＯＦＦにかかわらず、車両と外部ネットワークとの間の通信を実現できる。

第１の形態の車両充電システムの全体構成を示すブロック図である。信号帯域フィルタ部の第１の構成例を示す図である。信号帯域フィルタ部の第２の構成例を示す図である。信号帯域フィルタ部の第３の構成例を示す図である。信号帯域フィルタ部の第４の構成例を示す図である。第２の形態の車両充電システムの全体構成を示すブロック図である。特許文献１の車両充電システムの構成を示すブロック図である。

　以下に図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

　図１は第１の形態の車両充電システム１ａの全体構成を示すブロック図である。

　同図に示すように本実施形態の車両充電システム１ａは、車両１０と、家屋内等に設置される電力線通信ホームネットワーク装置３０との間に充電制御装置２０ａが設けられる構成となっている。

　車両１０は、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッドカー（ＰＨＶ）等外部から電力を充電でき、この充電した電力で稼働する車両である。

　図１において、車両１０は、システム制御部１１、電力線通信部１２、信号重畳／抽出部１３、及び充電器１４を有する。

　システム制御部１１は、車両１０全体の制御を司るものである。電力線通信部１２は、システム制御部１１の指示に基づいて、外部ネットワーク４０に送信する信号を変調したり、信号重畳／抽出部１３から抽出した信号を復調したりするものである。信号重畳／抽出部１３は、電力線通信部１２から受け取った信号を充電ケーブル（電力線）６０ａに重畳したり、充電ケーブル６０ａに重畳している信号を抽出して電力線通信部１２に渡したりするものである。充電器１４は、整流や電圧変換等を行なった後、不図示の車両用バッテリーに充電を行うものである。

　なお電力線通信部１２によって変調復調されたり、信号重畳／抽出部１３によって充電ケーブル（電力線）６０ａに重畳したり、充電ケーブル（電力線）６０ａから抽出される信号は、アナログ若しくはデジタル値によって表されるデータ信号である。

　充電制御装置２０ａは、家屋や施設等に設けられ、不図示のプラグ及び充電ケーブル６０ｂを介して電力線通信ホームネットワーク装置３０に接続されるものである。また車両１０を充電する際には、不図示のプラグ及び充電ケーブル６０ａを介して車両１０と接続される。この充電制御装置２０ａは、電力線通信ホームネットワーク装置２０ａが設置されている家屋等に設置されるものである。

　図１において、充電制御装置２０ａは、信号帯域フィルタ部２１、ＡＣリレー２２、ＡＣリレー制御部２３、及びＡＣリレー制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）２４を有する。

　信号帯域フィルタ２１は、充電ケーブル６０上の信号のみを通過させるものである。この信号帯域フィルタ部２１についての詳細は後述する。ＡＣリレー２２は、充電ケーブル６０ａと６０ｂの間のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。このＡＣリレー２２は、車両１０が充電を行っているときはＯＮとなり商用電源等の交流電力源５０と車両１０を接続し、車両１０が充電を行っていないときにはＯＦＦとなって交流電源５０を車両１０から遮断する。ＡＣリレー制御部２３は、ＡＣリレー制御インターフェース２４からの指示に基づいてＡＣリレー２２のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるものである。ＡＣリレー制御インターフェース２４は、ＡＣリレー制御部２３と不図示の制御部を接続するインターフェースである。

　ホームネットワーク装置３０は、家屋や施設等に設けられ、ユーザにインターネット等の外部ネットワーク４０との接続環境を提供するものである。またホームネットワーク装置３０は、充電制御装置２０ａと充電ケーブル６０ｂで接続することにより、車両１０に交流電源５０の電力を供給するものである。

　電力線通信ホームネットワーク装置３０は、信号重畳／抽出部３１、電力線通信部３２、ゲートウェイ部３３、及び外部通信インターフェース３４を有する。

　信号重畳／抽出部３１は、充電ケーブル６０ｂに重畳されている車両１０からの信号を抽出して電力線通信部３２に渡したり、電力線通信部３２から受け取った信号を充電ケーブル６０ｂ上の信号に重畳して車両１０に送信したりするものである。電力線通信部３２は、ゲートウェイ部３３から渡された信号を変調したり、車両１０からの信号を復調してゲートウェイ部３３に渡したりするものである。ゲートウェイ部３３は、外部通信インターフェース３４と電力線通信部３２の通信プロトコルの変換を行うものである。外部通信インターフェース３４は、ゲートウェイ部３３と外部ネットワーク４０との間の信号の送受信行う。

　この図１に示す本実施形態の車両充電システム１ａでは、車両１０から見てＡＣリレー２２の後段に電力線通信部３２が備わっている。しかし充電制御装置２０ａ内において信号は、ＡＣリレー２２のＯＮ／ＯＦＦに関わらず信号帯域フィルタ部２１を通過するので、車両１０が充電を行っておらずＡＣリレー２２がＯＦＦとなっていても、車両１０は外部ネットワーク４０に接続することができる。

　図２は、信号帯域フィルタ部２１の第１の構成例を示す図である。

　同図では、信号帯域フィルタ部２１は、ＡＣリレー２２に対して並列に設けられたコンデンサ２１１ａ及び２１１ｂからなる。

　この図２の信号帯域フィルタ部２１は、コンデンサ２１１ａ及び２１１ｂによって充電ケーブル６０（６０－１、６０－２）上の信号成分のみが透過するので、ＡＣリレー２２がＯＦＦとなっていても車両１０と外部ネットワーク４０は、信号帯域フィルタ部２１をバイパスして信号をやりとりすることが出来る。なお、充電ケーブル６０上に重畳されている信号の信号のみが透過するよう、適宜な容量のコンデンサ２１１ａ及び２１１ｂが用いられる。また信号の通信速度も一般的に交流電力源５０に用いられる周波数５０／６０Ｈｚより高速なレートによる通信が行われ、コンデンサ２１１ａ及び２１１ｂにはこの高速な信号のみが透過するよう容量の大きなものが用いられる。

　このように第１の構成例では、コンデンサのみの簡単な構成によって実現できるので、充電制御装置２０ａの構成を小型で安価な構成とすることが出来る。

　次に信号帯域フィルタ部の第２の構成について説明する。

　図３は、信号帯域フィルタ部２１の第２の構成例を示す図である。

　同図では、信号帯域フィルタ部２１は、抵抗器２１２（２１２ａ、２１２ｂ）、コンデンサ２１３（２１３ａ、２１３ｂ）、及びインダクタ２１４（２１４ａ、２１４ｂ）を直列に接続したものを、ＡＣリレー２２に対して並列に設けた構成となっている。

　この図３の第２の構成は、図２の第１の構成に比して、より厳密に信号帯域フィルタ部２１を透過する周波数を設定することが出来る。したがってＡＣリレー２２がＯＦＦのときは、第１の構成の場合より、より厳密に交流電力源５０と車両１０との間を遮断することが出来る。

　次に信号帯域フィルタ部の第３の構成について説明する。

　図４は、信号帯域フィルタ部２１の第３の構成例を示す図である。

　同図では、信号帯域フィルタ部２１は、トランス２１５と、トランス２１５の１次側と２次側にそれぞれ設けたコンデンサ２１６及び２１７からなる。

　この構成では、トランス２１５、コンデンサ２１６及び２１７によってハイパスフィルタを構成する。そして、高周波成分として重畳されている信号のみがこの信号帯域フィルタ部２１を通過することが出来る。

　また図４の構成では、信号帯域フィルタ部２１は、トランス２１５によってトランス結合を行っているので、ＡＣリレー２２がＯＦＦのときは交流電力源５０からの電流が直接車両１０側に流れることはない。

　次に信号帯域フィルタ部の第４の構成について説明する。

　図５は、信号帯域フィルタ部２１の第４の構成例を示す図である。

　図５の第４の構成は、充電ケーブル６０がアース線６０－３を備えた場合に信号帯域フィルタ２１を設ける場合の構成である。

　この場合、信号帯域フィルタ部２１は、アース線６０－３及び残りの２本のうちの１本（図５では充電ケーブル６０－１）に接続するように設ける。

　このとき信号帯域フィルタ部２１の構成は、図３乃至図５に示した第１乃至第３の構成のいずれの構成でも良い。

　さらに、５０／６０Ｈｚの交流電力源を遮断するコンデンサがショートモードで故障したときに５０／６０Ｈｚの交流電力が流れてしまうことを回避する手段として、図３乃至図５の信号帯域フィルタ部のコンデンサと直列にヒューズを接続した構成としても良い。

　次に本実施形態の車両充電システムの第２の形態について説明する。

　図６は第２の形態の車両充電システム１ｂの全体構成を示すブロック図である。

　この図６の第２の形態の車両充電システム１ｂを、図１の第１の形態と比較すると、充電制御装置２０ｂの構成のみが異なっている。

　充電制御装置２０ｂは、図１の充電制御装置２０ａと同様、信号帯域フィルタ部２１、ＡＣリレー２２及びＡＣリレー制御部２３を備えると共に、さらに信号重畳／抽出部２５及び電力線通信部２６を有する。

　充電制御装置２０ｂでは、この信号重畳／抽出部２５及び電力線通信部２６を備える構成とすることによって、車両１０から送信される信号を信号重畳／抽出部２５で抽出し、この信号を電力線通信部２６で復調してＡＣリレー制御部２３に渡し、この信号に基づいてＡＣリレー制御部２３がＡＣリレー２２を制御する。したがって車両１０からＡＣリレー制御信号を送ることによって、ＡＣリレー２２のＯＮ／ＯＦＦを切替え、充電の開始／終了の制御やタイマ充電の設定等を行うことができる。

　また充電制御装置２０ｂでは、この信号重畳／抽出部２５及び電力線通信部２６を備える構成とすることによって、外部ネットワーク４０から送信された信号を信号帯域フィルタ部２１を介して信号重畳／抽出部２５で抽出し、この信号を電力線通信部２６で復調してＡＣリレー制御部２３に渡し、この信号に基づいてＡＣリレー制御部２３がＡＣリレー２２を制御する。従って、例えばユーザが外出先から端末を操作して外部ネットワーク４０を介してホームネットワーク装置３０に接続し、充電制御部２０ｂに指示を送信することにより、充電の制御やタイマ充電の設定等を行うことができる。

　以上のように本実施形態の車両充電システム１では、家屋等に設けられた外部ネットワークと接続を行うネットワーク環境を実現するホームネットワーク装置３０に、充電制御装置２０を接続してなる。そしてこのとき、車両１０側から見て、電力線通信部３２がＡＣリレー２２の後段にある構成として実現される。またこの際、車両１０は充電を行っていなくても、充電ケーブル６０ａが充電制御装置２０に接続されてさえいれば、外部ネットワーク４０に接続することができる。

　また本実施形態の車両充電システム１を実現するに当たっては、家屋や施設等に既に設置されている外部ネットワーク４０への接続環境に、充電制御装置２０を接続するだけで、車両１０の充電及び車両１０と外部ネットワーク４０の間の通信を実現することが出来る。

　さらに充電制御装置２０ｂが、信号重畳／抽出部２５及び電力線通信部２６を備える構成とすることによって、ＡＣリレー制御部２３を車両１０からや外部ネットワーク４０から制御することが出来、充電の制御やタイマ充電の設定を行うことが出来る。

　尚、本実施例で説明した外部交流電力源は、直流電力源でも適用可能である。

　また、本実施形態ではリレーをＡＣリレーで説明しているが、これに限定されるものではなく、ＤＣリレーでも適用可能である。

Claims

　車両を充電する充電制御装置であって、
　一方が前記車両を充電するための電力線に接続され、他方が外部電力源から供給を受けるための電力線に接続され、前記車両への充電をＯＮ／ＯＦＦするリレーと、
　前記リレーのＯＮ／ＯＦＦを切替え制御するリレー制御部と、
　前記リレーに並列に設けられ、電力線に重畳された信号のみ通過させる信号帯域フィルタ部と、
　を備えることを特徴とする充電制御装置。
　信号を電力線に重畳し、若しくは電力線に重畳された信号を抽出する信号重畳／抽出部と、
　前記リレー制御部から出力された信号を変調して前記信号重畳／抽出部へ出力する、若しくは前記信号重畳／抽出部で抽出された信号を復調して前記リレー制御部へ出力する電力線通信部と、
　を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
　前記信号帯域フィルタ部は、前記リレーに並列に設けられたコンデンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電制御装置。
　前記信号帯域フィルタ部は、前記リレーに並列に設けられた抵抗器、コンデンサ、及びインダクタを直列につないだものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電制御装置。
　前記信号帯域フィルタ部は、前記リレーに並列に設けられたトランス及び当該トランスの１次側と２次側に設けられたコンデンサであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充電制御装置。
　車両を充電する車両充電システムであって、
　外部ネットワークと接続する電力線通信ホームネットワーク装置と、
　前記電力線通信ホームネットワーク装置を介して外部電力源から供給される電力により前記車両を充電する充電制御装置と、から成り、
　前記電力線通信ホームネットワーク装置は、前記外部ネットワークと信号の送受信を行う外部通信インターフェース部と、
　前記外部通信インターフェース部より渡された信号、若しくは電力線より抽出されて復調された信号のプロトコル変換を行うゲートウェイ部と、
　前記ゲートウェイ部より渡されるプロトコル変換された信号の変調、若しくは電力線より抽出された信号の復調を行う電力線通信部と、
　前記電力線通信部で変調された信号を外部電力源からの電力線に重畳させ、若しくは電力線に重畳されている信号を電力線から抽出して前記電力線通信部に出力する信号重畳/抽出部と、を備え、
　前記充電制御装置は、一方が前記車両を充電するための電力線に接続され、他方が外部電力源から供給を受けるための電力線に接続され、前記車両への充電をＯＮ／ＯＦＦするリレーと、前記リレーのＯＮ／ＯＦＦを切替え制御するリレー制御部と、前記リレーに並列に設けられ電力線に重畳された信号のみ通過させる信号帯域フィルタ部と、を備える、
　ことを特徴とする車両充電システム。
　前記充電制御装置は、信号を電力線に重畳し、若しくは電力線に重畳された信号を抽出する信号重畳／抽出部と、前記リレー制御部からの信号を変調して前記信号重畳／抽出部へ出力する、若しくは前記信号重畳／抽出部で抽出された信号を復調して前記リレー制御部へ出力する電力線通信部と、
　を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の車両充電システム。