WO2013129038A1 - 通信システム、通信装置、給電装置及び車両 - Google Patents

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WO2013129038A1
WO2013129038A1 PCT/JP2013/052575 JP2013052575W WO2013129038A1 WO 2013129038 A1 WO2013129038 A1 WO 2013129038A1 JP 2013052575 W JP2013052575 W JP 2013052575W WO 2013129038 A1 WO2013129038 A1 WO 2013129038A1
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communication
power supply
control
line
frequency
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PCT/JP2013/052575
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陽介 高田
遼 岡田
和彦 二井
剛志 萩原
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住友電気工業株式会社
住友電装株式会社
株式会社オートネットワーク技術研究所
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Definitions

  • the present application relates to a communication system, a communication device, a power supply device, and a vehicle that transmit and receive a communication signal different from the control signal, using a control line for transmitting a control signal required for power supply control as a medium when supplying power using the power supply line.
  • the electric vehicle charges the battery by supplying power from an external power supply device.
  • the external power supply device is a power supply device installed in a facility such as a general house or a commercial power supply station. When power is supplied from the power supply device to the vehicle, the plug at the end of the charging cable connected to the power supply device is connected to a power supply port provided in the vehicle as a power receiving connector. Then, power is supplied from the power supply device to the vehicle via the power supply line included in the charging cable, and the battery is charged.
  • the charging cable includes not only the power supply line but also other wiring such as a grounding line and a control line.
  • the control line is a wiring used for transmission of a control signal such as a control pilot signal used for power supply control of the power storage device.
  • Non-Patent Document 1 standardization of communication such as inband communication in which a communication signal is superimposed on a control signal and transmitted and received between the vehicle and the power feeding apparatus is being promoted (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration example of a system that is being standardized.
  • reference numeral 1000 denotes a vehicle, and the vehicle 1000 is connected to the power supply apparatus 2000 via the charging cable 3000 when power is supplied from the power supply apparatus 2000.
  • the charging cable 3000 includes a pair of power supply lines 3001 and 3002 used as power supply lines, a grounding line 3003 that is a conducting wire for grounding, and a control line that transmits a control signal such as a control pilot signal (CPLT) used for charging control. 3004 is included.
  • CPLT control pilot signal
  • One end of the charging cable 3000 is connected to the power feeding device 2000 side, and a plug 3005 provided on the other end side is connected to a power receiving connector 1001 provided as a connecting portion at a power feeding port on the vehicle 1000 side. Power supply is possible.
  • the power supply apparatus 2000 includes a power supply unit 2001 that supplies AC power, a charge control unit 2002 that performs communication related to charge control, a communication unit 2003 that transmits and receives communication signals, and a ground line 3003 and a control line 3004. And a superposition / separation unit 2004 that superimposes and separates communication signals.
  • the superposition / separation unit 2004 superimposes various communication signals on the ground line 3003 and the control line 3004 and separates the various communication signals superimposed.
  • the superimposing / separating unit 2004 superimposes various communication signals output from the communication unit 2003, and inputs the separated various communication signals to the communication unit 2003, whereby communication of the communication unit 2003 is performed.
  • the vehicle 1000 includes a power receiving connector 1001, a battery 1002, a charging device 1003 that charges the battery 1002, a charging control device 1004 that performs communication related to charging control, a communication device 1005 that transmits and receives communication signals, and a ground line. 3003 and a superimposition separator 1006 that superimposes and separates communication signals on the control line 3004.
  • the superimposition separator 1006 superimposes various communication signals on the ground line 3003 and the control line 3004, and separates the various communication signals superimposed.
  • the superimposing / separating device 1006 superimposes various communication signals output from the communication device 1005, and inputs the separated various communication signals to the communication device 1005, whereby communication of the communication device 1005 is performed.
  • the CISPR22 standard defines the upper limit of the voltage of noise generated in the feeder lines 3001 and 3002 due to crosstalk of communication signals by the International Radio Interference Special Committee. And control, such as output suppression of a communication signal, is performed so that the voltage value of noise does not exceed the upper limit value determined by the standard through all frequencies related to communication.
  • FIG. 10 is a graph showing noise that crosstalks from the communication line to the feeder line.
  • FIG. 10 is a graph showing noise crosstalk characteristics with the horizontal axis representing frequency (Hz) and the vertical axis representing the logarithm of the voltage value (dB ⁇ V) of noise caused by crosstalk of communication signals.
  • Q. P. The solid line shown as indicates the upper limit value of the standard defined by the CISPR22 standard. The upper limit value is set to 55 dB ⁇ V in the frequency band of 500 kHz to 5 MHz, and is set to 60 dB ⁇ V in the frequency band of 5 MHz to 30 MHz.
  • An object of the present invention is to provide a communication system, a communication device, a power supply device, and a vehicle that can perform the above-described operation.
  • a vehicle including a power storage device and a power supply device that supplies power to the power storage device are used for control to transmit a power supply line used for power supply and a control signal required for power supply control using the power supply line.
  • a communication system that connects with a line and transmits and receives a communication signal different from the control signal using the control line as a medium at least one of the vehicle and the power feeding device includes a transmission unit that transmits the communication signal, The transmission unit includes an adjustment unit that adjusts an output waveform related to transmission of the communication signal to an amplitude set in advance for each frequency.
  • the transmission unit further includes a recording unit that records in advance settings relating to an output for each frequency, and the adjustment unit sets the setting for each frequency recorded in the recording unit. Based on this, the communication signal is adjusted with data on the frequency domain indicating the amplitude for each frequency, and the communication signal as data on the frequency domain is converted into data on the time domain.
  • the communication system according to the present invention is characterized in that the adjusting means adjusts the communication signal by an orthogonal frequency division multiplexing method.
  • the communication system according to the present invention is characterized in that the setting of the amplitude for each frequency is determined based on crosstalk characteristics with respect to the feeder line.
  • the communication apparatus can be connected to a control line that transmits a control signal required for power supply control using a power supply line, and the communication signal is different from the control signal using the control line as a medium.
  • the communication device for transmitting the communication signal the communication device further comprises means for adjusting an output waveform related to the transmission of the communication signal to a preset amplitude for each frequency.
  • the power supply device can be connected to an external power supply target, a power supply line used for power supply, and a control line that transmits a control signal required for control of power supply using the power supply line.
  • the power supply apparatus includes means for adjusting an output waveform related to transmission of the communication signal to a preset amplitude for each frequency. To do.
  • the vehicle according to the present invention includes a power storage device, an external power supply device that supplies power to the power storage device, a power supply line used for power supply, and a control line that transmits a control signal required for control of power supply using the power supply line.
  • the communication device outputs an output waveform related to the transmission of the communication signal. Is provided with means for adjusting the amplitude to a preset amplitude for each frequency.
  • the output of the frequency band that is less affected by the crosstalk is suppressed while suppressing the output of the peak frequency band of the crosstalk generated in the feeder line by the communication signal. It can adjust so that it may not suppress more than necessary.
  • the communication system, the communication device, the power supply device, and the vehicle according to the present invention suppress the output of the peak frequency band of the crosstalk generated in the power supply line by the communication signal, but more than necessary the output of the frequency band that is less affected by the crosstalk. It can set so that it may not suppress. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of communication abnormality caused by the output of the communication signal being reduced more than necessary, while suppressing the crosstalk to the power supply line in compliance with the standards such as the CISPR22 standard. Has an effect.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention.
  • FIG. 1 shows an example in which the communication system of the present invention is applied to a form in which a battery (power storage device) 10 provided in a vehicle 1 such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle is fed from a power feeding device 2 such as a charging stand. ing.
  • a battery power storage device
  • the vehicle 1 and the power feeding device 2 can be connected by a charging cable 3.
  • the charging cable 3 includes a pair of power supply lines 31 and 32 used as power supply lines, a ground line 33 that is a grounding conductor, and a control line that transmits a control signal such as a control pilot signal (CPLT) used for charge control. 34 is included.
  • One end of the charging cable 3 is connected to the power feeding device 2 side, and the plug 30 provided on the other end side is connected to the power receiving connector 11 arranged as an in-vehicle power feeding port serving as a connection part on the vehicle 1 side. be able to.
  • connection terminals provided at the ends of the power supply lines 31, 32, the ground line 33 and the control line 34 in the charging cable 3 It contacts the connection terminal provided in the connector 11, and becomes a circuit structure illustrated in FIG.
  • Feed lines 31 and 32 are AC lines to which an AC voltage is applied.
  • the control line 34 is a signal line for transmitting and receiving a control signal such as a control pilot signal, and charging control is performed based on a control pilot signal transmitted and received when the power supply apparatus 2 and the charging control apparatus 13 are connected.
  • the ground line 33 and the control line 34 can also be used as a medium for transmitting information for performing management such as vehicle authentication, charging management, charging management, and other various information. That is, the vehicle 1 and the power feeding device 2 can perform communication by superimposing and separating communication signals on the ground line 33 and the control line 34.
  • the power supply device 2 is connected to a power supply unit 20 that supplies AC power, a charge control unit 21 that performs communication related to charge control, a communication unit 22 that transmits and receives communication signals, and a ground line 33 and a control line 34. And a superposition / separation unit 23 that superimposes and separates communication signals.
  • the power supply unit 20 is connected to one end of power supply lines 31 and 32 and a ground line 33.
  • One end of a control line 34 and a ground line 33 are connected to the charging control unit 21.
  • the wiring in the power feeding apparatus 2 is an internal conductor that functions as an extension line connected to the power feeding lines 31 and 32, the ground line 33, and the control line 34 included in the charging cable 3 outside the power feeding apparatus 2.
  • the power supply lines 31 and 32, the ground line 33, and the control line 34 will be described including the extended line portion disposed as the internal conductor.
  • the charge control unit 21 is, for example, an output-side circuit that conforms to an international standard related to charge control, and transmits and receives control signals such as control pilot signals, thereby performing charge control in various states such as connection confirmation and energization start. Do.
  • the charging control unit 21 includes various elements such as a capacitor C1 and a resistor R1, and various circuits such as an oscillation circuit O. Parameters of various elements such as the capacitor C1 and the resistor R1 are appropriately designed in consideration of a band related to a control signal to be transmitted / received. For example, when a control pilot signal using a 1 kHz rectangular wave is used as a control signal, a 2.2 nF capacitor C1 and a 1.0 k ⁇ resistor R1 are used.
  • the superposition / separation unit 23 is connected to a branch line branched from the ground line 33 and a branch line branched from the control line 34 via coupling capacitors 23a and 23b.
  • the coupling capacitors 23a and 23b for example, capacitors having a capacitance of 1 nF are used.
  • the superimposing / separating unit 23 includes a primary coil 231 whose both ends are connected to the ground line 33 and the control line 32 via each branch line, and a secondary coil 232 that is electromagnetically coupled to the primary coil 231.
  • a circuit such as a transformer (electromagnetic induction type signal converter).
  • the secondary coil 232 is connected to the communication unit 22.
  • the superimposing / separating unit 23 superimposes various communication signals on the ground line 33 and the control line 34, and separates the superimposed various communication signals.
  • the superimposing / separating unit 23 superimposes various communication signals output from the communication unit 22, and inputs the separated various communication signals to the communication unit 22, whereby communication of the communication unit 22 is performed.
  • Communication signals are transmitted and received as electrical signals superimposed on a carrier wave (subcarrier).
  • the communication signal is an OFDM signal composed of a plurality of subcarriers.
  • a frequency band used for a carrier wave related to a communication signal a band of several tens kHz to several hundreds kHz, for example, 30 kHz to 450 kHz is used as a band for low speed communication.
  • the control signal is output from the 1 kHz oscillator, the control signal is a signal having a lower frequency than the communication signal.
  • the vehicle 1 includes a battery 10 and a power receiving connector 11, a charging device 12 that charges the battery 10, a charging control device 13 that performs communication related to charging control, a communication device 14 that transmits and receives communication signals, and a ground wire 33 and a superposition separator 15 that superimposes and separates communication signals on the control line 34.
  • connection terminals provided respectively are connected to the connection terminals provided in the power receiving connector 11.
  • the power receiving connector 11 internal wirings connected to the feeder lines 31, 32, the ground line 33, and the control line 34 through connection terminals are provided.
  • the other end of the internal wiring connected to the power supply lines 31 and 32 is connected to the charging device 12 through an AC line disposed inside the vehicle 1, and the battery 10 is charged by the charging device 12. Is called.
  • the other end of the internal wiring connected to the ground line 33 is connected to the charging device 12 and the charging control device 13 and further to the battery 10 via the internal wiring in the vehicle 1 or the vehicle body ground.
  • the other end of the internal wiring connected to the control line 34 is connected to the charging control device 13 via an extension line disposed as an internal wiring in the vehicle 1.
  • the internal wiring, the AC line, and the extension line will be described as the power supply lines 31 and 32, the ground line 33, and the control line 34.
  • the charging control device 13 is, for example, an input-side circuit compliant with an international standard related to charging control, and transmits and receives control signals such as a control pilot signal when communication with the charging control unit 21 of the power feeding device 2 becomes possible. Thus, charge control in various states such as connection confirmation and communication start is performed.
  • the charging control device 13 includes various elements such as a capacitor C2, a resistor R2, and a diode Vd. Parameters of various elements such as the capacitor C2 and the resistor R2 are appropriately designed in consideration of a band related to a control signal to be transmitted / received. For example, when a control pilot signal using a 1 kHz rectangular wave is used as a control signal, a 1.8 nF capacitor C2 and a 2.74 k ⁇ resistor R2 are used.
  • the superposition separator 15 is connected to a branch line branched from the ground line 33 and a branch line branched from the control line 34 via coupling capacitors 15a and 15b.
  • the coupling capacitors 15a and 15b for example, capacitors having a capacitance of 1 nF are used.
  • Coupling separator 15 includes a primary coil 151 whose both ends are connected to ground line 33 and control line 32 through each branch line, and a secondary coil 152 that is electromagnetically coupled to primary coil 151.
  • a circuit such as a transformer.
  • the secondary coil 152 is connected to the communication device 14.
  • the superposition separator 15 superimposes various communication signals on the ground line 33 and the control line 34 and separates the various communication signals superimposed.
  • the superimposing / separating device 15 superimposes various communication signals output from the communication device 14 and inputs the separated various communication signals to the communication device 14 so that the communication device 14 communicates.
  • a loop circuit for transmitting a communication signal is formed by the superimposing separator 15, the ground line 33, the control line 34, the superimposing / separating unit 23, and other wirings, elements, and circuits.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a configuration example when a communication signal is transmitted from the communication unit 22 of the power feeding device 2 to the communication device 14 of the vehicle 1 in the communication system of the present invention.
  • the communication unit 22 of the power supply apparatus 2 includes a transmission unit 221 that transmits a communication signal as an electromagnetic wave superimposed on a carrier wave.
  • the transmission unit 221 includes various circuits such as a transmission control circuit 221a, a memory 221b, a MAC / PHY interface 221c, a D / A conversion circuit 221d, and an AFE (Analog Front End) 221e.
  • the transmission unit 221 receives a communication signal to be transmitted as digital data from an upper layer by the MAC / PHY interface 221c, and passes the received communication signal to the transmission control circuit 221a.
  • the upper layer indicates the configuration of a device, circuit, software, etc. that generates a communication signal to be transmitted, and conceptually shows the configuration of the upper hardware and software related to communication such as the data link layer. It is shown in.
  • the transmission control circuit 221a is a circuit such as a processor that performs various processes on a communication signal that is digital data.
  • the transmission control circuit 221a performs an encryption process on the communication signal received as digital data.
  • the encryption process is not particularly limited as long as it is an encryption algorithm for digital data.
  • error correction processing is performed on the encrypted digital data.
  • the error correction processing here is processing for enabling detection / correction processing for errors such as bit errors on the receiving side, for example, processing for adding a code such as a parity bit used for processing such as parity check. Say.
  • the transmission control circuit 221a reads the setting relating to the output for each frequency recorded in advance in the memory 221b.
  • the memory 221b is configured using a recording element such as a flash memory, and records settings related to the output for each frequency with respect to the communication signal, such as a value indicating the amplitude of the output voltage for each frequency, and a setting such as an amplification factor. .
  • the setting of the output for each frequency is determined based on the influence of electromagnetic waves leaking from the ground line 33 and the control line 34 on the feeder lines 31 and 32, that is, the crosstalk characteristics (crosstalk) on the feeder lines 31 and 32. Has been. For example, the output is determined to be lowered for a frequency band with a large crosstalk, and the output is increased for a frequency band with a small crosstalk.
  • the transmission control circuit 221a performs a mapping process for adjusting the communication signal based on the setting related to the output for each frequency read from the memory 221b.
  • the mapping here means that the communication signal is converted into, for example, data indicating the amplitude of the output voltage for each frequency on a complex plane corresponding to the frequency domain.
  • subcarrier modulation is performed for data modulation, and the amplitude of the subcarrier is adjusted based on the setting relating to the output for each frequency recorded in the memory 221b.
  • the transmission control circuit 221a performs the inverse Fourier transform (IFFT) process on the communication signal mapped on the complex plane corresponding to the frequency domain, thereby converting the communication signal indicated as digital data on the frequency domain to the time. Convert to digital data on the area.
  • IFFT inverse Fourier transform
  • the transmission control circuit 221a passes the communication signal converted into digital data on the time domain to the D / A conversion circuit 221d.
  • the D / A conversion circuit 221d converts the communication signal, which is digital data, into analog data and passes it to the AFE 221e.
  • the AFE 221e outputs the communication signal received as analog data to the outside of the communication device 14.
  • the communication signal output from the communication device 14 is transmitted from the superposition / separation unit 23 to the vehicle 1 via the ground line 33 and the control line 34.
  • the transmission unit 221 of the communication unit 22 adjusts the setting of the amplitude for each frequency related to the communication signal based on the setting related to the output for each frequency recorded in advance in the memory 221b by the transmission control circuit 221a. Then, the transmission process is performed after the inverse Fourier transform process. That is, the transmission control circuit 221a that performs the mapping process functions as an adjustment unit that adjusts the amplitude for each frequency.
  • the communication device 14 of the vehicle 1 includes a receiving unit 142 that receives a communication signal.
  • the reception unit 142 includes various circuits such as a reception control circuit 142a, an AFE 142b, an A / D conversion circuit 142c, and a MAC / PHY interface 142d.
  • the receiving unit 142 receives the input of the communication signal transmitted through the ground line 33 and the control line 34 by the AFE 142b through the superposition separator 15, and passes the received communication signal to the AFE 142b as analog data.
  • the AFE 142b passes the communication signal to the A / D conversion circuit 142c.
  • the A / D conversion circuit 142c converts the received communication signal, which is analog data, into digital data and passes it to the reception control circuit 142a.
  • the reception control circuit 142a is a circuit such as a processor that performs various processes on a communication signal that is digital data.
  • the reception control circuit 142a regards the communication signal as digital data in the time domain, for example, by dividing the communication signal into a predetermined frame length, and performs a Fourier transform (FFT) process on the communication signal that is digital data in the time domain. To convert the digital data into the frequency domain.
  • FFT Fourier transform
  • the reception control circuit 142a demodulates the communication signal converted into digital data on the frequency domain, and performs error correction processing.
  • the error correction processing here is processing for detecting and correcting errors such as bit errors for communication signals that are digital data, and is performed based on, for example, codes such as parity bits added on the transmission side. Processing such as parity check. Further, the communication signal after error detection / correction is decoded. Then, the reception control circuit 142a passes the decoded communication signal to the MAC / PHY interface 142d.
  • the MAC / PHY interface 142d passes the received communication signal to the upper layer.
  • the upper layer indicates the configuration of a device, circuit, software, etc. that processes the received communication signal, and conceptually shows the configuration of the upper hardware and software related to communication such as the data link layer. It is shown.
  • conceptually shows an in-vehicle communication network conforming to a standard such as CAN, hardware such as an ECU connected to the in-vehicle communication network, and software such as a control program in the vehicle executed by the ECU. It is a thing.
  • orthogonal frequency division multiplexing superimposed on a plurality of orthogonal carriers (subcarriers)
  • a scheme (OFDM) is used.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing method
  • since the OFDM signal as a communication signal is composed of a plurality of subcarriers, the amplitude can be adjusted for each frequency by adjusting the amplitude for each subcarrier.
  • the orthogonal frequency division multiplexing method it is possible to output a communication signal having an ideal waveform that effectively prevents crosstalk.
  • the amplitude can be adjusted for each frequency, it is not limited to the orthogonal frequency division multiplexing method.
  • a communication signal is divided for each frequency band using a band pass filter, and output for each frequency is obtained.
  • amplification processing may be performed by an analog amplifier circuit.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration example when a communication signal is transmitted from the communication device 14 of the vehicle 1 to the communication unit 22 of the power feeding device 2 in the communication system of the present invention.
  • the communication device 14 of the vehicle 1 includes a transmission unit 141 that transmits a communication signal as an electromagnetic wave superimposed on a carrier wave.
  • the transmission unit 141 includes various circuits such as a transmission control circuit 141a, a memory 141b, a MAC / PHY interface 141c, a D / A conversion circuit 141d, and an AFE 141e. Note that the functions of the various circuits are the same as those of the same-named circuit of the transmission unit 221 of the power supply apparatus 2 described with reference to FIG.
  • the transmission control circuit 141a that performs the mapping process functions as an adjustment unit that adjusts the amplitude for each frequency.
  • the communication unit 22 of the power feeding apparatus 2 includes a receiving unit 222 that receives a communication signal.
  • the receiving unit 222 includes various circuits such as a reception control circuit 222a, an AFE 222b, an A / D conversion circuit 222c, and a MAC / PHY interface 222d. Note that the functions of the various circuits are the same as those of the circuit having the same name of the reception unit 142 of the vehicle 1 described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing an experimental example of noise crosstalked from a communication line to a feeder line when the communication system of the present invention is applied.
  • FIG. 5 is a graph showing an experimental example of noise crosstalked from a communication line to a feeder line when the communication system of the present invention is not applied.
  • FIG. 5 shows a comparison with the communication system according to the present invention.
  • the frequency (Hz) is taken on the horizontal axis
  • the logarithm of the voltage value (dB ⁇ V) of noise caused by the crosstalk of the communication signal is taken on the vertical axis.
  • P the logarithm of the voltage value (dB ⁇ V) of noise caused by the crosstalk of the communication signal
  • the upper limit value is set to 55 dB ⁇ V in the frequency band of 500 kHz to 5 MHz, and is set to 60 dB ⁇ V in the frequency band of 5 MHz to 30 MHz. 4 and 5, the communication line corresponds to the ground line 33 and the control line 34 described with reference to FIG. 1, and the feed line corresponds to the feed lines 31 and 32. .
  • the frequency band indicated as A has a frequency at which the noise peak is closest to the upper limit value of the standard. Therefore, it is necessary to suppress the output voltage of the communication signal so that the noise peak in the frequency band A does not exceed the upper limit value.
  • the difference between the noise peak in frequency band A and the voltage ratio in other frequency bands is large, when the output voltage is adjusted so as not to exceed the upper limit, the influence as noise is small and the standard value is reached. On the other hand, the output voltage is suppressed even at a frequency with a margin.
  • the present invention when the present invention is applied, it is possible to align the noise peaks at the same level over the entire frequency band. This reduces the difference between the noise peak closest to the upper limit value of the standard and the voltage ratio in other frequency bands, so even when adjusting the output voltage so as not to exceed the upper limit value of the standard The output voltage can be sufficiently increased. Therefore, on the receiving side, it is possible to reduce the possibility of communication abnormalities such as a decrease in communication speed, inability to communicate, and a decrease in signal-to-noise ratio due to weak signals related to communication information. In other words, the present invention has an excellent effect that it is possible to suppress the occurrence of communication abnormality while observing the communication standard and suppressing the crosstalk with respect to the feeder lines 31 and 32.
  • the communication unit is connected to the branch line branched from the control line and the ground line via the superposition separator or the superposition separation part.
  • a configuration in which a communication device or the like is connected to the interposed superposed separator or the like may be employed.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention.
  • FIG. 6 shows another configuration example of the communication system of the present invention described with reference to FIG. 6, components similar to those in FIG. 1 are given the same reference numerals as those in FIG. 1, and therefore, refer to the description of FIG. 1 for each component.
  • the configuration example shown in FIG. 6 is a configuration in which the superposition separator 15 or the superposition separation unit 23 is interposed in the control line 34 in the configuration example shown in FIG. In the vehicle 1, the superposition separator 15 is interposed in the control line 34, and both ends of the primary coil 151 of the superposition separator 15 are connected to the control line 34.
  • both ends of the secondary coil 152 of the superimposing separator 15 are connected to the communication device 14.
  • the superposition / separation unit 23 is interposed in the control line 34, and both ends of the primary coil 231 of the superposition / separation unit 23 are connected to the control line 34.
  • both ends of the secondary coil 232 of the superposition / separation unit 23 are connected to the communication unit 22.
  • FIG. 6 even if the superimposing separator 15 or the like is interposed in the control line 23 and the communication device 14 or the like is connected, the same is achieved by adjusting the amplitude for each frequency as described above. An effect can be obtained.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of a communication system according to the present invention.
  • FIG. 7 shows still another configuration example of the communication system of the present invention described with reference to FIG. 7, components similar to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1, and therefore, refer to the description of FIG. 1 for each component.
  • a low-pass filter (LPF) 16 is interposed in the internal wiring of the vehicle 1 connected to the control line 34 as separation means for separating the control signal and the communication signal.
  • the low-pass filter 16 is disposed between the wiring branch portion and the charging control device 13 on the internal wiring.
  • the low-pass filter 16 transmits a signal in a band lower than a predetermined frequency, for example, a band used for a control signal, and blocks a communication signal.
  • the same low-pass filter 24 is interposed in the internal wiring connected to the control line 34.
  • the low pass filter 24 in the power feeding device 2 is disposed between the wiring branching unit and the charging control unit 21 on the internal wiring.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the low-pass filters 16 and 24 used in the communication system of the present invention.
  • the low-pass filters 16 and 24 are configured as, for example, a circuit in which a coil having an inductance of 1.5 mH and a 1.0 k ⁇ resistor are arranged in parallel, or an equivalent circuit thereof. Note that another circuit may be used as long as similar characteristics can be obtained.
  • the value of the element used for a low-pass filter is an example, You may use the element of another value.
  • the coupling capacitors 23 a, 23 b, 15 a, 15 b and the superposition separators 23, 15 are arranged outside the communication unit 22 or the communication device 14. As shown in FIG. 13, it may be built in the communication unit 22 or the communication device 14. Although not shown, the low-pass filters 24 and 16 may also be built in the communication unit 22 or the communication device 14. Further, the coupling capacitors 23a, 23b, 15a, 15b, the superimposing separators 23, 15, and the low-pass filters 24, 16 may be integrated with the power receiving connector 11 or the plug 30. In this embodiment, the superposition method is unified, but may be different. Moreover, although the case where the ground line 33 is provided is shown in the present embodiment, the grounding may be performed using a vehicle body ground or a casing of a power feeding device.
  • the setting of the output for each frequency (setting of the crosstalk characteristic) recorded in the memories 221b and 141b may be recorded at the time of shipment of the vehicle 1 or the power feeding device 2, or may be recorded after shipment.
  • the output setting (crosstalk characteristic setting) for each frequency recorded in the memory 141 b of the communication device 14 of the vehicle 1 is acquired from the power feeding device 1 prior to charging when charging from the power feeding device 1. It may be performed based on information.
  • the crosstalk characteristics may vary depending on the line capacity and characteristic impedance of the charging cable 3 provided in the power feeding device 2.
  • the communication device 14 of the vehicle 1 can appropriately set the magnitude of the output for each frequency by acquiring information on crosstalk characteristics from the communication unit 22 of the power supply device 2.
  • the information about the crosstalk characteristic acquired from the power supply apparatus 2 does not need to be the crosstalk characteristic itself, and may be a value of the line capacitance or characteristic impedance of the charging cable 3.
  • the communication device 14 of the vehicle 1 holds a value obtained by adjusting the amplitude for each frequency in advance from the combination of the characteristic impedance and the line capacity of the charging cable 3, and is based on information transmitted from the power feeding device 2 side. The stored value may be read out.
  • the configuration according to the communication system of the present invention can be diverted to various systems. For example, it can be diverted not only to inband communication but also to other communication such as PLC communication that transmits a communication signal using a feeder line as a medium.
  • PLC communication that transmits a communication signal using a feeder line as a medium.
  • Various application examples are expected, such as being possible.

Abstract

車両及び給電装置間を、給電線及び制御用線を内包する充電ケーブルにて接続し、制御用線を媒体として通信信号を送受信するinband通信等の通信において、給電線に与えるノイズを規定の上限値以下としながらも、通信異常の発生を抑制することが可能な通信システム、通信装置、給電装置及び車両を提供する。給電装置２は、メモリ２２１ｂに予め記録されている周波数毎の出力に係る設定を読み取り、読み取った設定に基づいて、通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整するマッピング処理を行う。そして、給電装置２は、マッピングした通信信号に対して、逆フーリエ変換処理を実行することにより、周波数領域上のデジタルデータとして示された通信信号を時間領域上のデジタルデータに変換し、更にアナログデータにＤ／Ａ変換して送信する。

Description

通信システム、通信装置、給電装置及び車両
　本願は、給電線を用いた給電に際し、給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信システム、通信装置、給電装置及び車両に関する。
　近年、モータ及びバッテリ等の装置を搭載し、バッテリに蓄積した電力にてモータを駆動することで走行する電気自動車及びハイブリッド自動車が普及し始めている。電気自動車は外部の給電装置からの給電によりバッテリに対する充電を行う。また、ハイブリッド自動車であっても、外部の給電装置からバッテリへの充電を可能としたプラグインハイブリッド自動車が実用化されている。なお、外部の給電装置とは、一般家屋、商用の給電ステーション等の施設に設置された給電装置である。給電装置から車両への給電に際しては、給電装置に接続されている充電ケーブルの先端のプラグを、受電コネクタとして車両に配設された給電口に接続する。そして、充電ケーブルに内包された給電線を介して給電装置から車両への給電が行われ、バッテリが充電される。
　なお、充電ケーブルには、給電線だけでなく、接地線、制御用線等の他の配線も内包されている。制御用線とは、蓄電装置の給電制御に用いるコントロールパイロット信号等の制御信号の伝送に用いられる配線である。制御用線を介して、給電装置及び車両間で制御信号を送受信することにより、充電ケーブルの接続状態、充電可否の状態、充電の状態等の様々な状態を検知し、検知した状態に応じた充電制御が行われる。
　さらに、電気自動車、ハイブリッド自動車等の外部からの給電を要する自動車の実用化に際しては、給電制御のための情報、及び、給電量又は課金の管理等を行うための通信情報を、車両及び給電装置の間で送受信する通信機能が求められる。
　そこで、制御信号に通信信号を重畳して、車両及び給電装置間で送受信するinband通信等の通信の規格化が進められている（例えば、非特許文献１参照。）。
　図９は、規格化が進められているシステムの構成例を示す説明図である。図９中１０００は、車両であり、車両１０００は、給電装置２０００から給電を行う場合に、充電ケーブル３０００にて給電装置２０００と接続される。充電ケーブル３０００は、電力供給線として用いられる一対の給電線３００１、３００２、接地用の導線である接地線３００３、及び充電制御に用いるコントロールパイロット信号（ＣＰＬＴ）等の制御信号を伝送する制御用線３００４を内包している。
　充電ケーブル３０００の一端は、給電装置２０００側に接続されており、他端側に設けられたプラグ３００５を車両１０００側の給電口に接続部として配設されている受電コネクタ１００１に接続することにより、給電が可能となる。
　給電装置２０００は、交流電力を供給する電力供給部２００１と、充電制御に係る通信を行う充電制御部２００２と、通信信号の送受信を行う通信部２００３と、接地線３００３及び制御用線３００４に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部２００４とを備えている。
　そして、重畳分離部２００４は、接地線３００３及び制御用線３００４に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離部２００４が、通信部２００３から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信部２００３に入力することで、通信部２００３の通信が行われる。
　車両１０００は、受電コネクタ１００１と、バッテリ１００２と、バッテリ１００２に対する充電を行う充電装置１００３と、充電制御に係る通信を行う充電制御装置１００４と、通信信号の送受信を行う通信装置１００５と、接地線３００３及び制御用線３００４に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器１００６とを備えている。
　そして、重畳分離器１００６は接地線３００３及び制御用線３００４に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離器１００６が、通信装置１００５から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信装置１００５に入力することで、通信装置１００５の通信が行われる。
　ただし、図９に示すようなinband通信等の通信に係るシステムにおいては、制御用線３００４を伝送される通信信号が、給電線３００１、３００２にクロストーク（漏話）することにより、給電線３００１、３００２にノイズが生じるという問題がある。
　そこで、国際無線障害特別委員会により、通信信号のクロストークにより給電線３００１、３００２に生じるノイズの電圧の上限が、ＣＩＳＰＲ２２規格として定められている。そして、ノイズの電圧値が、規格により定められた上限値を通信に係る全周波数を通じて超えないように、通信信号の出力抑制等の制御が行われる。
「ＳＵＲＦＡＣＥ　ＶＥＨＩＣＬＥ　ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＥＤ　ＰＲＡＣＴＩＣＥ」、Ｊ１７７２　ＪＡＮ２０１０、ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ・インク（Society of Automotive Engineers, Inc. ）,１９９６年１０月（２０１０年１月改訂）
　しかしながら、ノイズがピークとなる周波数において、ノイズの電圧値が規格の上限値を超えないように通信信号の出力電圧を下げた場合、通信速度の低下、通信不能、信号対雑音比の低下等の通信異常が生じる可能性があるという問題がある。
　図１０は、通信線から給電線にクロストークしたノイズを示すグラフである。図１０は、横軸に周波数（Ｈｚ）をとり、縦軸に通信信号のクロストークに起因するノイズの電圧値（ｄＢμＶ）の対数をとって、ノイズのクロストーク特性を示したグラフである。なお、グラフ中のＱ．Ｐ．として示した実線は、ＣＩＳＰＲ２２規格により定められた規格の上限値を示している。上限値は、５００ｋＨｚ～５ＭＨｚの周波数帯域では、５５ｄＢμＶに定められており、５ＭＨｚ～３０ＭＨｚの周波数帯域では、６０ｄＢμＶに定められている。
　図１０中で、Ａとして示した周波数帯にノイズのピークが規格の上限値に最も近くなる周波数があるため、当該ピークが上限値を超えないように、通信信号の出力電圧を抑制する必要がある。従って、上限値を超えないように出力電圧を調整した場合には、ノイズとしての影響が小さく規格値に対して余裕がある周波数帯においても出力電圧が抑制されることになるので、前述の通信異常の可能性が高まる。
　本発明は斯かる事情に鑑みて成されたものであり、通信信号の出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整することにより、規格を遵守しながらも安定した通信を確保することが可能な通信システム、通信装置、給電装置及び車両の提供を目的とする。
　本発明に係る通信システムは、蓄電装置を備える車両と、前記蓄電装置に給電する給電装置とを、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続し、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信システムにおいて、前記車両及び給電装置の少なくとも一方は、前記通信信号を送信する送信部を備え、該送信部は、前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する調整手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係る通信システムは、前記送信部は、周波数毎の出力に係る設定を予め記録している記録手段を更に備え、前記調整手段は、前記記録手段に記録されている周波数毎の設定に基づいて、通信信号を、周波数毎の振幅を示す周波数領域上のデータで調整し、周波数領域上のデータとしての通信信号を、時間領域上のデータに変換することを特徴とする。
　本発明に係る通信システムは、前記調整手段は、直交周波数分割多重方式により、前記通信信号を調整するようにしてあることを特徴とする。
　本発明に係る通信システムは、前記周波数毎の振幅の設定は、前記給電線に対する漏話特性に基づいて決定されていることを特徴とする。
　本発明に係る通信装置は、給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線に接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する通信装置において、前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係る給電装置は、外部の給電対象と、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する給電装置において、前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする。
　本発明に係る車両は、蓄電装置を備え、該蓄電装置に給電する外部の給電装置と、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する通信装置を更に備えた車両において、前記通信装置は、前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする。
　本発明では、通信信号の出力波形を、周波数毎に設定することにより、通信信号により給電線に生じる漏話のピークの周波数帯の出力を抑制しながらも、漏話による影響が少ない周波数帯の出力を必要以上に抑制することが無いように調整することができる。
　本発明に係る通信システム、通信装置、給電装置及び車両は、通信信号により給電線に生じる漏話のピークの周波数帯の出力を抑制しながらも、漏話による影響が少ない周波数帯の出力を必要以上に抑制することが無いように設定することができる。従って、ＣＩＳＰＲ２２規格等の規格を遵守して給電線に対するクロストークを抑制しながらも、通信信号の出力が必要以上に小さくなることにより生じる通信異常の発生を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。
本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。 本発明の通信システムにて、給電装置の通信部から車両の通信装置へ通信信号を送信する場合の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の通信システムにて、車両の通信装置から給電装置の通信部へ通信信号を送信する場合の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の通信システムを適用した場合の通信線から給電線にクロストークされたノイズの実験例を示すグラフである。 本発明の通信システムを適用しない場合の通信線から給電線にクロストークされたノイズの実験例を示すグラフである。 本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。 本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。 本発明の通信システムにて用いられるローパスフィルタの構成例を示す回路図である。 規格化が進められているシステムの構成例を示す説明図である。 通信線から給電線にクロストークしたノイズを示すグラフである。 通信システムの変形例を示す説明図である。 通信システムの変形例を示す説明図である。 通信システムの変形例を示す説明図である。
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。図１は、本発明の通信システムを、電気自動車、プラグインハイブリッド車等の車両１が備えるバッテリ（蓄電装置）１０に対し、充電スタンド等の給電装置２から給電する形態に適用する例を示している。
　車両１及び給電装置２の間は、充電ケーブル３により接続することが可能である。充電ケーブル３は、電力供給線として用いられる一対の給電線３１、３２、接地用の導線である接地線３３、及び充電制御に用いるコントロールパイロット信号（ＣＰＬＴ）等の制御信号を伝送する制御用線３４を内包している。充電ケーブル３の一端は、給電装置２側に接続されており、他端側に設けられたプラグ３０を車両１側の接続部位となる車載給電口として配設されている受電コネクタ１１に接続することができる。充電ケーブル３の他端のプラグ３０を受電コネクタ１１に接続することにより、充電ケーブル３内の給電線３１、３２、接地線３３及び制御用線３４の端部に設けられた接続端子が、受電コネクタ１１内に設けられた接続端子と接触し、図１に例示する回路構成となる。
　給電線３１、３２は、交流電圧が印加されるＡＣ線である。制御用線３４は、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信する信号線であり、給電装置２及び充電制御装置１３間が接続された場合に送受信されるコントロールパイロット信号に基づいて充電制御が行われる。また、接地線３３及び制御用線３４は、車両認証、充電管理、課金管理等の管理を行うための情報、その他各種情報を伝送する媒体として用いることも可能である。即ち、車両１及び給電装置２は、接地線３３及び制御用線３４に通信信号を重畳及び分離することにより通信を行うことが可能である。
　給電装置２は、交流電力を供給する電力供給部２０と、充電制御に係る通信を行う充電制御部２１と、通信信号の送受信を行う通信部２２と、接地線３３及び制御用線３４に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部２３とを備えている。
　電力供給部２０には、給電線３１、３２の一端及び接地線３３が接続されている。充電制御部２１には、制御用線３４の一端及び接地線３３が接続されている。給電装置２内の配線は、給電装置２外部の充電ケーブル３に内包された給電線３１、３２、接地線３３及び制御用線３４に接続された延長線として機能する内部導線ということになるが、以降の説明では、便宜上、内部導線として配設された延長線部分も含めて、給電線３１、３２、接地線３３及び制御用線３４として説明する。
　充電制御部２１は、例えば、充電制御に関する国際規格に準拠した出力側の回路であり、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信することにより、接続確認、通電開始等の様々な状態における充電制御を行う。
　充電制御部２１は、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１等の各種素子、発振回路Ｏ等の各種回路を備えている。コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１等の各種素子のパラメータは、送受信される制御信号に係る帯域等を考慮して適宜設計される。例えば、１ｋＨｚの矩形波によるコントロールパイロット信号を制御信号として用いる場合には、２．２ｎＦのコンデンサＣ１及び１．０ｋΩの抵抗Ｒ１が用いられる。
　重畳分離部２３は、接地線３３から分岐した分岐線及び制御用線３４から分岐した分岐線にカップリングコンデンサ２３ａ、２３ｂを介して接続されている。カップリングコンデンサ２３ａ、２３ｂとしては、例えば静電容量が１ｎＦのコンデンサが用いられる。
　重畳分離部２３は、各分岐線を介して接地線３３及び制御用線３２に両端が接続される一次コイル２３１と、一次コイル２３１に電磁的に結合される二次コイル２３２とを備えるカップリングトランス（電磁誘導式の信号変換器）等の回路である。そして、二次コイル２３２は、通信部２２に接続されている。
　重畳分離部２３は、接地線３３及び制御用線３４に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離部２３が、通信部２２から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信部２２に入力することで、通信部２２の通信が行われる。
　通信信号は搬送波（サブキャリア）に重畳した電気信号として送受信される。通信信号は、複数のサブキャリアからなるＯＦＤＭ信号である。通信信号に係る搬送波に用いられる周波数の帯域としては、数１０ｋＨｚ～数１００ｋＨｚ、例えば３０ｋＨｚ～４５０ｋＨｚの帯域が低速通信用の帯域として用いられる。また、数ＭＨｚ～数十ＭＨｚ、例えば２ＭＨｚ～３０ＭＨｚの帯域が高速通信用の帯域として用いられる。なお、制御信号は、１ｋＨｚの発振器から出力されるので、通信信号より低周波の信号となる。
　車両１は、バッテリ１０及び受電コネクタ１１の他、バッテリ１０に対する充電を行う充電装置１２と、充電制御に係る通信を行う充電制御装置１３と、通信信号の送受信を行う通信装置１４と、接地線３３及び制御用線３４に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器１５とを備えている。
　車両１の受電コネクタ１１に充電ケーブル３のプラグ３０を接続することにより、充電ケーブル３に内包された給電線３１、３２の他端、接地線３３の他端及び制御用線３４の他端に夫々設けられた接続端子が、受電コネクタ１１内に設けられた接続端子と接続される。
　受電コネクタ１１内には、接続端子を介して給電線３１、３２、接地線３３及び制御用線３４に接続される内部配線が設けられている。給電線３１、３２に接続された内部配線の他端は、車両１内の内部に配設されたＡＣ線を介して充電装置１２に接続されており、充電装置１２によりバッテリ１０に対する充電が行われる。接地線３３に接続された内部配線の他端は、車両１内の内部配線又は車体接地（body earth）を介して充電装置１２及び充電制御装置１３、更にはバッテリ１０に接続されている。制御用線３４に接続された内部配線の他端は、車両１内の内部配線として配設された延長線を介して充電制御装置１３に接続されている。なお、以降の説明において、特に区分する必要がない場合、便宜上、各内部配線、ＡＣ線、延長線をも含めて、給電線３１、３２、接地線３３及び制御用線３４として説明する。
　充電制御装置１３は、例えば、充電制御に関する国際規格に準拠した入力側の回路であり、給電装置２の充電制御部２１と通信可能となった場合に、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信することにより、接続確認、通信開始等の様々な状態における充電制御を行う。
　充電制御装置１３は、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２、ダイオードＶｄ等の各種素子を備えている。コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２等の各種素子のパラメータは、送受信される制御信号に係る帯域等を考慮して適宜設計される。例えば、１ｋＨｚの矩形波によるコントロールパイロット信号を制御信号として用いる場合には、１．８ｎＦのコンデンサＣ２及び２．７４ｋΩの抵抗Ｒ２が用いられる。
　重畳分離器１５は、接地線３３から分岐した分岐線及び制御用線３４から分岐した分岐線にカップリングコンデンサ１５ａ、１５ｂを介して接続されている。カップリングコンデンサ１５ａ、１５ｂとしては、例えば静電容量が１ｎＦのコンデンサが用いられる。
　重畳分離器１５は、各分岐線を介して接地線３３及び制御用線３２に両端が接続される一次コイル１５１と、一次コイル１５１に電磁的に結合される二次コイル１５２とを備えるカップリングトランス等の回路である。そして、二次コイル１５２は、通信装置１４に接続されている。
　重畳分離器１５は、接地線３３及び制御用線３４に対して各種通信信号を重畳し、また、重畳された各種通信信号を分離する。重畳分離器１５が、通信装置１４から出力される各種通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信装置１４に入力することで、通信装置１４の通信が行われる。
　即ち、重畳分離器１５、接地線３３、制御用線３４、重畳分離部２３及びその他の配線、素子、回路により通信信号を伝送するループ回路が形成される。これにより、車両１内の通信装置１４及び給電装置２の通信部２２間で、接地線３３及び制御用線３４に対して通信信号を重畳するinband通信を実現することが可能となる。
　次に、車両１が備える通信装置１４及び給電装置２が備える通信部２２について説明する。先ず、給電装置２の通信部２２から車両１の通信装置１４へ通信信号を送信する場合について説明する。図２は、本発明の通信システムにて、給電装置２の通信部２２から車両１の通信装置１４へ通信信号を送信する場合の構成例を示す機能ブロック図である。
　給電装置２の通信部２２は、通信信号を搬送波に重畳した電磁波として送信する送信部２２１を備えている。送信部２２１は、送信制御回路２２１ａ、メモリ２２１ｂ、ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース２２１ｃ、Ｄ／Ａ変換回路２２１ｄ、ＡＦＥ（Analog Front End）２２１ｅ等の各種回路を備えている。
　送信部２２１は、ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース２２１ｃにより、送信すべき通信信号を上位層からデジタルデータとして受け付け、受け付けた通信信号を送信制御回路２２１ａに渡す。ここで、上位層とは、送信すべき通信信号を生成する装置、回路、ソフトウェア等の構成を示したものであり、データリンク層等の通信に係る上位のハードウェア及びソフトウェアの構成を概念的に示したものである。
　送信制御回路２２１ａは、デジタルデータである通信信号に対して様々な処理を行うプロセッサ等の回路である。送信制御回路２２１ａは、デジタルデータとして受け付けた通信信号に対し、暗号化処理を行う。暗号化処理としては、デジタルデータに対する暗号化アルゴリズムであれば、特に限定するものではない。そして、暗号化したデジタルデータに対し、誤り訂正処理を行う。ここでいう誤り訂正処理とは、受信側でビット誤り等の誤りに対する検出・訂正処理を可能とするための処理であり、例えば、パリティチェック等の処理に用いるパリティビット等の符号を付加する処理をいう。
　さらに、送信制御回路２２１ａは、メモリ２２１ｂに予め記録されている周波数毎の出力に係る設定を読み取る。メモリ２２１ｂは、フラッシュメモリ等の記録素子を用いて構成され、通信信号に対する周波数毎の出力に係る設定、例えば、周波数毎の出力電圧の振幅を示す値、増幅率等の設定が記録されている。周波数毎の出力の設定は、接地線３３及び制御用線３４から漏洩する電磁波が給電線３１、３２に対して与える影響、即ち、給電線３１、３２に対する漏話特性（クロストーク）に基づいて決定されている。例えば、クロストークが大きい周波数帯については出力を下げ、クロストークが小さい周波数帯については出力を上げるように決定されている。
　送信制御回路２２１ａは、メモリ２２１ｂから読み取った周波数毎の出力に係る設定に基づいて、通信信号を調整するマッピング処理を行う。ここでいうマッピングとは、通信信号を、例えば、周波数毎の出力電圧の振幅を周波数領域に対応する複素平面上に示すデータに変換することを示す。マッピング処理では、データ変調のためにサブキャリアの変調が行われるほか、メモリ２２１ｂに記録されている周波数毎の出力に係る設定に基づいてサブキャリアの振幅の調整が行われる。
　送信制御回路２２１ａは、周波数領域に対応する複素平面上にマッピングした通信信号に対して、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を実行することにより、周波数領域上のデジタルデータとして示された通信信号を時間領域上のデジタルデータに変換する。
　そして、送信制御回路２２１ａは、時間領域上のデジタルデータに変換した通信信号をＤ／Ａ変換回路２２１ｄに渡す。Ｄ／Ａ変換回路２２１ｄは、デジタルデータである通信信号をアナログデータに変換し、ＡＦＥ２２１ｅに渡す。ＡＦＥ２２１ｅは、アナログデータとして受け付けた通信信号を通信装置１４外へ出力する。通信装置１４から出力された通信信号は、重畳分離部２３から接地線３３及び制御用線３４を介して車両１へ伝送される。
　このように、通信部２２の送信部２２１は、送信制御回路２２１ａにより、メモリ２２１ｂに予め記録されている周波数毎の出力に係る設定に基づいて、通信信号に係る周波数毎の振幅の設定を調整し、逆フーリエ変換処理を行った上で出力する送信処理を行う。
　つまり、マッピング処理を行う送信制御回路２２１ａは、周波数毎の振幅を調整する調整手段として機能する。
　車両１の通信装置１４は、通信信号を受信する受信部１４２を備えている。受信部１４２は、受信制御回路１４２ａ、ＡＦＥ１４２ｂ、Ａ／Ｄ変換回路１４２ｃ、ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース１４２ｄ等の各種回路を備えている。
　受信部１４２は、ＡＦＥ１４２ｂにより、接地線３３及び制御用線３４を伝送された通信信号の入力を重畳分離器１５を介して受け付け、受け付けた通信信号をアナログデータとしてＡＦＥ１４２ｂに渡す。ＡＦＥ１４２ｂは、通信信号をＡ／Ｄ変換回路１４２ｃに渡す。
　Ａ／Ｄ変換回路１４２ｃは、受け付けたアナログデータである通信信号をデジタルデータに変換し、受信制御回路１４２ａに渡す。
　受信制御回路１４２ａは、デジタルデータである通信信号に対して様々な処理を行うプロセッサ等の回路である。受信制御回路１４２ａは、通信信号を、例えば所定のフレーム長に分割することにより、時間領域上のデジタルデータとして捉え、時間領域上のデジタルデータである通信信号に対して、フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行することにより、周波数領域上のデジタルデータに変換する。
　受信制御回路１４２ａは、周波数領域上のデジタルデータに変換した通信信号に対し復調を行い、誤り訂正処理を行う。ここでいう誤り訂正処理とは、デジタルデータである通信信号に対し、ビット誤り等の誤りに対する検出・訂正を行う処理であり、例えば、送信側で付加されたパリティビット等の符号に基づいて実施するパリティチェック等の処理である。更に誤り検出・訂正後の通信信号を復号する。そして、受信制御回路１４２ａは、復号した通信信号をＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース１４２ｄに渡す。
　ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース１４２ｄは、受け付けた通信信号を上位層に渡す。ここで、上位層とは、受信した通信信号を処理する装置、回路、ソフトウェア等の構成を示したものであり、データリンク層等の通信に係る上位のハードウェア及びソフトウェアの構成を概念的に示したものである。例えば、ＣＡＮ等の規格に準じた車両内通信網、車両内通信網に接続するＥＣＵ等の機器等のハードウェア、及びＥＣＵにて実行される車両内の制御プログラム等のソフトウェアを概念的に示したものである。
　上述したように、通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する処理の方式として、例えば、互いに直交する複数の搬送波（サブキャリア）に重畳する直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）が用いられる。直交周波数分割多重方式では、通信信号であるＯＦＤＭ信号が複数のサブキャリアから構成されているため、サブキャリアごとの振幅を調整することで、周波数ごとに振幅を調整することができる。直交周波数分割多重方式を用いることにより、クロストークを効果的に防止する理想的な波形の通信信号を出力することが可能となる。なお、周波数毎に振幅を調整することができるのであれば、直交周波数分割多重方式に限るものではなく、例えば、バンドパスフィルタを用いて周波数帯毎に通信信号を分割し、周波数毎の出力に係る設定に基づいて、アナログ増幅回路により増幅処理を行うようにしても良い。
　次に、車両１の通信装置１４から給電装置２の通信部２２へ通信信号を送信する場合について説明する。図３は、本発明の通信システムにて、車両１の通信装置１４から給電装置２の通信部２２へ通信信号を送信する場合の構成例を示す機能ブロック図である。
　車両１の通信装置１４は、通信信号を搬送波に重畳した電磁波として送信する送信部１４１を備えている。送信部１４１は、送信制御回路１４１ａ、メモリ１４１ｂ、ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース１４１ｃ、Ｄ／Ａ変換回路１４１ｄ、ＡＦＥ１４１ｅ等の各種回路を備えている。なお、各種回路の機能については、図２を用いて説明した給電装置２の送信部２２１の同名の回路と同様であるので、詳細な説明を省略する。
　なお、マッピング処理を行う送信制御回路１４１ａは、周波数毎の振幅を調整する調整手段として機能する。
　給電装置２の通信部２２は、通信信号を受信する受信部２２２を備えている。受信部２２２は、受信制御回路２２２ａ、ＡＦＥ２２２ｂ、Ａ／Ｄ変換回路２２２ｃ、ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース２２２ｄ等の各種回路を備えている。なお、各種回路の機能については、図２を用いて説明した車両１の受信部１４２の同名の回路と同様であるので、詳細な説明を省略する。
　次に本発明の通信システムを適用した場合の実験結果について説明する。図４は、本発明の通信システムを適用した場合の通信線から給電線にクロストークされたノイズの実験例を示すグラフである。図５は、本発明の通信システムを適用しない場合の通信線から給電線にクロストークされたノイズの実験例を示すグラフである。図５は、本発明に係る通信システムとの比較用に示したものである。いずれも、横軸に周波数（Ｈｚ）をとり、縦軸に通信信号のクロストークに起因するノイズの電圧値（ｄＢμＶ）の対数をとって、ノイズのクロストーク特性を示したグラフである。グラフ中のＱ．Ｐ．として示した実線は、ＣＩＳＰＲ２２規格により定められた上限値の規格を示している。上限値は、５００ｋＨｚ～５ＭＨｚの周波数帯域では、５５ｄＢμＶに定められており、５ＭＨｚ～３０ＭＨｚの周波数帯域では、６０ｄＢμＶに定められている。なお、図４及び図５で示す実験例において、通信線とは、図１を用いて説明した接地線３３及び制御用線３４に対応し、給電線とは、給電線３１、３２に対応する。
　図５に示すように、本発明を適用しない場合には、Ａとして示した周波数帯にノイズのピークが規格の上限値に最も近くなる周波数がある。従って、周波数帯Ａにおけるノイズのピークが上限値を超えないように、通信信号の出力電圧を抑制する必要がある。ところが、周波数帯Ａに示すノイズのピークと他の周波数帯における電圧比との差が大きいため、上限値を超えないように出力電圧を調整した場合には、ノイズとしての影響が小さく規格値に対して余裕がある周波数においても出力電圧が抑制されることになる。
　これに対し、図４に示すように、本発明を適用した場合には、ノイズのピークを全周波数帯に渡って同程度のレベルに揃えることが可能である。これにより、規格の上限値に対し最も近いノイズのピークと、他の周波数帯における電圧比との差が小さくなるため、規格の上限値を超えないように出力電圧を調整する場合であっても、出力電圧を十分に上げることが可能となる。従って、受信側において、通信情報に係る信号が微弱となることに起因する通信速度の低下、通信不能、信号対雑音比の低下等の通信異常が生じる可能性を低減することができる。即ち、本発明では、通信規格を遵守し、給電線３１、３２に対するクロストークを抑制しながらも、通信異常の発生を抑制することが可能であるという優れた効果を奏するものである。
　前記実施の形態は、本発明の無数に存在する実施例の一部を開示したに過ぎず、目的、用途、仕様等の様々な要因を加味して適宜設計することが可能である。例えば、前述の形態では、制御用線及び接地線から分岐した分岐線に重畳分離器又は重畳分離部を介して通信部を接続する形態を示したが、制御用線等に重畳分離器等を介装し、介装した重畳分離器等に通信装置等を接続する形態であっても良い。
　図６は、本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。図６は、図１を用いて説明した本発明の通信システムの他の構成例を示したものである。図６において、図１と同様の構成については、図１と同様の符号を付したので、各構成については図１についての説明を参照されたい。図６に示す構成例は、図１に示した構成例において、制御用線３４に重畳分離器１５又は重畳分離部２３を介装した構成である。車両１では、制御用線３４に重畳分離器１５が介装されており、重畳分離器１５の一次コイル１５１の両端は、制御用線３４に接続されている。また、重畳分離器１５の二次コイル１５２の両端は、通信装置１４に接続されている。給電装置２では、制御用線３４に重畳分離部２３が介装されており、重畳分離部２３の一次コイル２３１の両端は、制御用線３４に接続されている。また、重畳分離部２３の二次コイル２３２の両端は、通信部２２に接続されている。図６に示すように、制御用線２３に重畳分離器１５等を介装し、通信装置１４等を接続した形態であっても、前述のように周波数毎に振幅を調整することで同様の効果を得ることができる。
　図７は、本発明の通信システムの構成例を示す説明図である。図７は、図１を用いて説明した本発明の通信システムの更に他の構成例を示したものである。図７において、図１と同様の構成については、図１と同様の符号を付したので、各構成については図１についての説明を参照されたい。図７に示す構成例において、制御用線３４に接続される車両１の内部配線には、制御信号及び通信信号を分離する分離手段としてローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６が介装されている。ローパスフィルタ１６は、内部配線上で配線分岐部と充電制御装置１３との間に配設される。ローパスフィルタ１６は、所定周波数より低周波数の帯域、例えば、制御信号に用いられる帯域の信号を透過し、通信信号を遮断する。
　また、給電装置２においても、同様のローパスフィルタ２４が、制御用線３４に接続される内部配線に介装されている。給電装置２内のローパスフィルタ２４は、内部配線上で配線分岐部と充電制御部２１との間に配設される。
　図８は、本発明の通信システムにて用いられるローパスフィルタ１６、２４の構成例を示す回路図である。ローパスフィルタ１６、２４は、図８に示すように、例えば、インダクタンスが１．５ｍＨであるコイル及び１．０ｋΩの抵抗を並列に配置した回路、又はその等価回路として構成される。なお、同様の特性を得ることができるのであれば、他の回路を用いて構成しても良い。また、ローパスフィルタに用いる素子の値は一例であり、他の値の素子を用いても良い。また、図６に示す構成例にローパスフィルタ１６、２４を設けるようにすることも可能である。図７及び図８に示すように、ローパスフィルタ１６、２４を介装した形態であっても、前述のように周波数毎に振幅を調整することで同様の効果を得ることができる。
　図１、図６、及び図７に示す通信システムでは、カップリングコンデンサ２３ａ，２３ｂ，１５ａ，１５ｂや重畳分離器２３，１５を、通信部２２又は通信装置１４の外に配置したが、図１１～図１３に示すように、通信部２２又は通信装置１４に内蔵してもよい。図示していないが、ローパスフィルタ２４，１６も通信部２２又は通信装置１４に内蔵してもよい。また、カップリングコンデンサ２３ａ，２３ｂ，１５ａ，１５ｂ、重畳分離器２３，１５、ローパスフィルタ２４，１６を受電コネクタ１１又はプラグ３０に一体化してもよい。　なお、本実施形態では、重畳方式を統一したが、異なっていてもよい。また、本実施形態では、接地線３３を有する場合を示したが、接地は、車両のボディアースや給電装置の筐体を用いて行ってもよい。
　また、メモリ２２１ｂ，１４１ｂに記録される周波数毎の出力の設定（漏話特性の設定）は、車両１又は給電装置２の出荷時に記録済みであってもよいし、出荷後に記録されてもよい。例えば、車両１の通信装置１４のメモリ１４１ｂに記録される周波数毎の出力の設定（漏話特性の設定）は、給電装置１からの充電の際に、充電に先立って、給電装置１から取得した情報に基づいて行われてもよい。　漏話特性は、給電装置２に備わった充電ケーブル３の線間容量や特性インピーダンスによって異なることがありえる。この場合、車両１の通信装置１４は、給電装置２の通信部２２から、漏話特性に関する情報を取得することで、周波数毎の出力の大きさを適切に設定することができる。
　なお、給電装置２から取得される漏話特性に関する情報は、漏話特性そのものである必要はなく、充電ケーブル３の線間容量や特性インピーダンスの値であってもよい。
　また、車両１の通信装置１４は、充電ケーブル３の特性インピーダンスと線間容量の組み合わせから、予め周波数毎の振幅を調整した値を保持しておき、給電装置２側から送信された情報に基づいて、保持しておいた値を読み出してもよい。
　さらに、本発明の通信システムに係る構成は様々なシステムに転用することが可能であり、例えば、inband通信だけでなく、給電線を媒体として通信信号を伝送するＰＬＣ通信等の他の通信に転用することも可能である等、様々な応用例が見込まれる。
　１　車両
　１０　バッテリ（蓄電装置）
　１１　受電コネクタ
　１２　充電装置
　１３　充電制御装置
　１４　通信装置
　１４１　送信部
　１４１ａ　送信制御回路
　１４１ｂ　メモリ
　１４１ｃ　ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース
　１４１ｄ　Ｄ／Ａ変換回路
　１４１ｅ　ＡＦＥ
　１４２　受信部
　１４２ａ　受信制御回路
　１４２ｂ　ＡＦＥ
　１４２ｃ　Ａ／Ｄ変換回路
　１４２ｄ　ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース
　１５　重畳分離器
　１５ａ、１５ｂ　カップリングコンデンサ
　１５１　一次コイル
　１５２　二次コイル
　１６　ローパスフィルタ
　２　給電装置
　２０　電力供給部
　２１　充電制御部
　２２　通信部
　２２１　送信部
　２２１ａ　送信制御回路
　２２１ｂ　メモリ
　２２１ｃ　ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース
　２２１ｄ　Ｄ／Ａ変換回路
　２２１ｅ　ＡＦＥ
　２２２　受信部
　２２２ａ　受信制御回路
　２２２ｂ　ＡＦＥ
　２２２ｃ　Ａ／Ｄ変換回路
　２２２ｄ　ＭＡＣ／ＰＨＹインタフェース
　２３　重畳分離部
　２３ａ、２３ｂ　カップリングコンデンサ
　２３１　一次コイル
　２３２　二次コイル
　２４　ローパスフィルタ
　３　充電ケーブル
　３０　プラグ
　３１、３２　給電線
　３３　接地線
　３４　制御用線

Claims (7)

  1. 　蓄電装置を備える車両と、前記蓄電装置に給電する給電装置とを、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続し、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信システムにおいて、
    　前記車両及び給電装置の少なくとも一方は、前記通信信号を送信する送信部を備え、
    　該送信部は、
    　前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する調整手段を備える
    　ことを特徴とする通信システム。
  2. 　前記送信部は、
    　周波数毎の出力に係る設定を予め記録している記録手段を更に備え、
    　前記調整手段は、
    　前記記録手段に記録されている周波数毎の設定に基づいて、通信信号を、周波数毎の振幅を示す周波数領域上のデータで調整し、
    　周波数領域上のデータとしての通信信号を、時間領域上のデータに変換する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
  3. 　前記調整手段は、直交周波数分割多重方式により、前記通信信号を調整するようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
  4. 　前記周波数毎の振幅の設定は、前記給電線に対する漏話特性に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の通信システム。
  5. 　給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線に接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する通信装置において、
    　前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする通信装置。
  6. 　外部の給電対象と、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する給電装置において、
    　前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする給電装置。
  7. 　蓄電装置を備え、該蓄電装置に給電する外部の給電装置と、給電に用いる給電線及び該給電線を用いた給電の制御に要する制御信号を伝送する制御用線にて接続することが可能であり、該制御用線を媒体として、前記制御信号と異なる通信信号を送信する通信装置を更に備えた車両において、
    　前記通信装置は、前記通信信号の送信に係る出力波形を、周波数毎に予め設定された振幅に調整する手段を備えることを特徴とする車両。
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