CN106080224A - 充电控制装置以及充电设备 - Google Patents

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Abstract

在充电控制装置使用充电电缆内的信号线进行电动汽车与充电设备之间的通信的充电通信***中，电动汽车(1)具备：第一通信装置(11)以及第二通信装置(12)，使用充电电缆(2)内的同一信号线，进行与充电设备(3)的通信；和信号线连接装置(15)，切换第二通信装置(12)与信号线之间的连接/切断。控制电动汽车(1)的电池(10)的充电控制装置(13)计算信号线连接装置(15)使第二通信装置(12)连接到信号线的前后的、信号线电压的变化量，如果该变化量未收敛于规定的容许范围内，则通过信号线连接装置(15)从信号线切断第二通信装置(12)。

Description

充电控制装置以及充电设备
本发明是2014年9月29日进入中国国家阶段的、国家申请号为“201380017816.9”、发明名称为“充电通信***、充电控制装置以及充电设备”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具有使用电池的充电电缆的通信功能的充电控制装置以及使用了该装置的充电通信***。
背景技术
近年来，根据二氧化碳的排放量削减、能量利用效率的提高的观点，以电作为动力源的电动汽车正在被实用化。相伴于此，在各地也开始设置有电动汽车用的充电基本设施。为了对一般的电动汽车的电池进行满充电，需要几十kWh(换算为一般家庭的平均耗电量为2～3日的量)这样的巨大的电量。因此，在电动汽车的电力供给设备(电网)中，负载调整功能、配电控制功能等的丰富化成为课题，嵌入了电力的需求/供给的自动控制单元的被称为“智能电网”的下一代的电力网得到了注目。在通过智能电网管理的电力网中，车载电池的充电(从电网向车辆的电力供给)的需求预测、基于该预测的充电控制等进入人们的视野。
伴随电动汽车的普及，家庭中设置能够对车载电池进行充电的充电设备也开始一般化起来。作为充电设备，有例如电池充电专用的室外插座、断电器、配电板等。在这些充电设备中，适应电动汽车的充电标准，可通电的电流值的最大值被扩展到30A以上(在既存的家庭用断电器中为15A左右)。
另一方面，电动汽车的充电标准(可通电的电流或者电压的最大值、最小值等)根据车种而不同，而且能够在车载的充电装置侧决定对电池充电时充电电缆中流过的电流值，所以1个充电设备难以应对各种电动汽车的充电标准。另外，虽然通过法规限制了充电设备的标准(设置于家庭的断电器中流过的电流值等)，但该法规根据国家、自治体而不同也加重了该课题。
为了解决该课题，提出了将充电设备可供给的电流值通知到电动汽车的技术。例如，使用了通过IEC61851规定的控制导频信号的通信(以下称为“控制导频通信”)、使用了CHAdeMO协会(“CHAdeMO”是商标名)制定的通信协议的通信就是该技术。在这些技术中，在将电动汽车和充电设备连接起来的充电电缆内除了电池充电用的电力线以外，还设置通信用的信号线(通信线)，通过该信号线在充电设备与电动汽车之间进行通信。
控制导频通信提供如下构造：使用信号线电压和PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)信号的占空比，不仅向电动汽车通知通知充电电缆的连接/切断，而且还向电动汽车通知可从充电设备供给的电流值。在CHAdeMO协会(“CHAdeMO”是商标名)制定的通信协议中提供如下构造：使用CAN(Controller Area Network：控制器区域网络)通信，不仅向电动汽车通知可从充电设备供给的电流值，而且还从电动汽车向充电设备通知可充电的电压的上限值(耐电压)、电池的填充率等。
但是，控制导频通信、CAN通信的通信速度、可一次发送的数据量受限(例如，在CAN通信中一次仅能够发送8字节的数据)。因此，难以实现智能电网中设想的使用案例(例如，电动汽车与充电设备之间的费用信息的交换、从***侧向电动汽车提供发电调度等)。
因此，近年来，还研究了通过在充电电缆的电力线上实施专利文献1公开的那样的PLC(Power Line Communication：电力线通信)通信，而进行充电设备和电动汽车之间的通信。PLC通信在商用的100V(伏特)或者200V的交流电力线上实现通信，与控制导频通信、CAN通信相比，能够发送接收更大量的数据。
但是，作为PLC通信的通信路的电力线在家庭内的配电盘分支而还与空调、电冰箱等其他机器连接。因此，例如有房屋的空调具有的逆变器等产生的噪声到达与该房屋的充电设备连接的充电电缆的可能性。如果噪声到达充电电缆，则有无法正常地实施使用该充电电缆的PLC通信的担心。另外，房屋内的电力线通过室外的电力线与临近的房屋也连接。因此，在PLC通信中，例如，存在某个房屋的充电设备与连接到其旁边的房屋的充电设备的电动汽车进行通信的通信泄漏的问题、由通信引起的来自室外的电力线的泄漏电场的问题。
因此，构筑在电动汽车与充电设备之间进行PLC通信的***的情况下，需要制作考虑了通信的泄漏、泄漏电场等的对策的电力线的布线计划。
专利文献1：国际公开第2011/016466号
发明内容
根据以上那样的背景，作为电动汽车与充电设备之间的通信方式，如果考虑运用面，则期望使用如控制导频通信、CAN通信那样物理上闭合的信号线的方式。特别地，如果考虑新设置信号线的成本、电动汽车和充电设备之间的相互连接性的担保(接线的保证)等，则期望是使用既存的信号线的通信方式。
在既存的信号线上重叠不同的方式的2个通信的情况下，针对既存的信号线，除了既存的通信装置(第一通信装置)以外，还连接新的通信装置(第二通信装置)。如果从第一通信装置观察该结构，则等价于信号线的阻抗(电阻)产生了变化。因此，有第一通信装置对信号线施加的电压未成为期待值，从而无法通过第一通信装置正常地实施既存的通信的担心。
本发明是为了解决以上那样的课题而完成的，其目的在于，在充电控制装置使用充电电缆内的信号线进行电动汽车与充电设备之间的通信的充电通信***中，防止不同的通信方式的多个通信装置连接到相同的信号线所引起的通信异常。
本发明的第一方面的充电通信***，具备：电动车辆，搭载电池；充电设备，能够对所述电池进行充电；以及充电电缆，在所述电池充电时，连接于所述电动车辆与所述充电设备之间，所述电动车辆具备：第一通信装置，使用所述充电电缆内的信号线，通过第一通信方式进行与所述充电设备的通信；第二通信装置，使用所述信号线，通过第二通信方式进行与所述充电设备的通信；信号线连接装置，切换所述第二通信装置与所述信号线之间的连接/切断；以及控制装置，计算所述信号线连接装置使所述第二通信装置连接到所述信号线的前后的、作为所述信号线的电压的信号线电压的变化量，如果该变化量未收敛于规定的容许范围内，则通过信号线连接装置从所述信号线切断所述第二通信装置。
本发明的第二方面的充电通信***，具备：电动车辆，搭载电池；充电设备，能够对所述电池进行充电；以及充电电缆，在所述电池充电时，连接于所述电动车辆与所述充电设备之间，所述电动车辆具备：第一通信装置，使用所述充电电缆内的信号线，通过使用信号的占空比的第一通信方式进行与所述充电设备的通信；第二通信装置，使用所述信号线，通过第二通信方式进行与所述充电设备的通信；信号线连接装置，切换所述第二通信装置与所述信号线之间的连接/切断；以及控制装置，计算所述信号线连接装置使所述第二通信装置连接到所述信号线的前后的、所述信号线上的信号的占空比的变化量，如果该变化量未收敛于规定的容许范围内，则通过信号线连接装置从所述信号线切断所述第二通信装置。
根据本发明的充电通信***，即使对第一通信装置的通信所使用的信号线连接第二通信装置，也仅在维持信号线电压或者信号的占空比的情况下，对该信号线连接第二通信装置。因此，能够维持利用第一通信装置进行的正常的通信。
附图说明
图1是实施方式1的充电通信***的整体结构图。
图2是示出实施方式1的充电控制装置的结构的框图。
图3是示出实施方式1的充电控制装置的动作的流程图。
图4是示出实施方式2的充电通信装置的结构的框图。
图5是示出实施方式2的充电控制装置的动作的流程图。
图6是示出实施方式3的充电通信装置的结构的框图。
图7是示出实施方式4的充电通信装置的动作的流程图。
图8是示出实施方式5的充电通信装置的动作的框图。
图9是示出实施方式5的充电通信装置的动作的流程图。
(符号说明)
1：电动汽车；2：充电电缆；3：充电设备；10：电池；11：第一通信装置；12：第二通信装置；13：充电控制装置；14：信号线负载控制装置；15：信号线连接装置；21：充电枪；131：第一通信控制部；132：第二通信控制部；133：信号线连接控制部；134：信号线电压计算部；135：充电控制部；136：占空比变化检测部；137：连接定时设定部、138：充电枪插座形状判定部。
具体实施方式
<实施方式1>
图1是示出实施方式1的充电通信***的结构的图。电动汽车1(电动车辆)具备电池10、第一通信装置11、第二通信装置12、充电控制装置13、信号线负载控制装置14以及信号线连接装置15。在进行电池10的充电的情况下，如图1那样，电动汽车1经由充电电缆2与充电设备3连接。在本发明中，电动汽车1不限于仅将用电池的电力驱动的马达作为动力源的汽车，也可以是并用了例如马达和汽油引擎的插电式混合动力汽车。
电动汽车1具备的第一通信装置11以及第二通信装置12与充电设备3之间分别进行不同的方式的通信，但都将充电电缆2内的相同的信号线用作通信路。
虽然省略图示，但充电设备3具备与第一通信装置11进行通信的单元、和与第二通信装置12进行通信的单元的双方，以使得能够与电动汽车1的第一通信装置11以及第二通信装置12的双方进行通信。但是，充电设备3还存在仅具有与第一通信装置11进行通信的单元的情况，如后所述，充电控制装置13构成为还能够对应于这样的充电设备3。
此处，第一通信装置11的通信方式(第一通信方式)是使用充电电缆2内的信号线、使用通过IEC61851规定的控制导频信号的通信(控制导频通信)。在控制导频通信中，通过控制信号线的电压(信号线电压)，电动汽车1以及充电设备3相互检测通过充电电缆2而连接的情况、或者电动汽车1向充电设备3通知已成为能够对电池10进行充电的状态。
在控制导频通信中，进一步通过相同的信号线还进行利用PWM(Pulse WideModulation：脉宽调制)方式进行的通信，通过信号的占空比，从充电设备3向电动汽车1通知充电设备3可供给的电流的最大值(最大供给电流值)。第一通信装置11从充电设备3取得的这些信息是充电控制装置13为了进行电池10的充电而所需的最低限的信息。以下，还有时将第一通信装置11进行的通信称为“第一通信”。
另外，上述“信号线的电压(信号线电压)”相当于PWM通信中的信号的L(Low)电平电压，与表示以该信号线电压为基准的信号的电压电平的“信号电压”是有区别的。
第二通信装置12的通信方式(第二通信方式)与第一通信装置11同样地，使用充电电缆2内的信号线(控制导频通信用的既存的信号线)，进行OFDM等谱扩散型的通信，在该通信中，利用不对第一通信装置11所利用的频率的信号造成干扰的频带(例如几百KHz至MHz)。第二通信装置12从充电设备3取得的信息为电费信息(例如“从X时X分到Y时Y分，每1W(瓦)Z日元”等信息)等用于制定充电调度的信息，该充电调度用于削减电池10的充电成本。以下，还有时将第二通信装置12进行的通信称为“第二通信”。
充电控制装置13控制将从充电设备3通过充电电缆2的电力线供给的电力积蓄到电池10的充电动作，根据第一通信装置11以及第二通信装置12所取得的各种信息规定该动作。
如之前所述的那样，第一通信装置11取得了为了进行电池10的充电而所需的最低限的信息。因此，在充电控制装置13中，只要至少有第一通信装置11所取得的信息，就能够实施电池10的充电。即，充电控制装置13通过第一通信装置11检测与充电设备3的连接，如果能够取得充电设备3的最大供给电流值，则能够对电池10进行充电。但是，此时的充电控制装置13的动作是在从电动汽车1连接到充电设备3至电池10的充电率达到100％(无法充电其以上的状态)为止的期间，连续地对电池10进行充电这样的基本的动作，并未考虑削减充电成本等。
在充电控制装置13除了第一通信装置11所得到的充电所需的最低限的信息以外，还取得了第二通信装置12所得到的电费信息的情况下，通过优先选择廉价的电力而对电池10进行充电(例如，选择每1W的电费为预先设定的金额以下的时间段来进行充电)，还能够实现削减充电成本这样的高级的充电动作。
第二通信装置12使用与第一通信装置11相同的信号线(控制导频通信用的信号线)进行通信，但在该信号线与第二通信装置12之间，介有信号线负载控制装置14以及信号线连接装置15。
信号线连接装置15切换第二通信装置12和信号线的连接/切断，其动作由充电控制装置13控制。充电控制装置13在电动汽车1未连接到充电设备3时，使信号线连接装置15为OFF(切断)而不将第二通信装置12连接到信号线，但在电动汽车1连接到充电设备3之后，充电控制装置13根据需要使信号线连接装置15成为ON(连接)，而使第二通信装置12连接到信号线。
信号线负载控制装置14连接在第二通信装置12与信号线连接装置15之间，在对信号线连接了第二通信装置12时，变更该信号线的负载特性(与信号线连接的电阻和电容等)。即，信号线负载控制装置14在对信号线仅连接有第一通信装置11的状态(信号线连接装置15为OFF的状态)、和连接有第一通信装置11和第二通信装置12这两方的状态(信号线连接装置15成为ON的状态)下，变更信号线的负载特性。信号线负载控制装置14发挥补偿由第二通信装置12连接到信号线所引起的、从第一通信装置11观察到的信号线的阻抗的变化的作用。
作为信号线负载控制装置14变更信号线的负载特性的具体的方法，可以例举出如下方法：在例如信号线负载控制装置14中预先设置特定的负载电路(具有规定的阻抗以及电容的电路)，在信号线连接装置15成为ON时使该负载电路连接到信号线。
图2是示出充电控制装置13的结构的框图。充电控制装置13包括第一通信控制部131、第二通信控制部132、信号线连接控制部133、信号线电压计算部134以及充电控制部135。
第一通信控制部131取得第一通信装置11的通信状态(充电电缆2的连接有无、电池10的充电可否等)以及发出通信状态的变更指示(信号线电压的变更指示)。另外，第一通信控制部131还能够取得第一通信装置11的通信(第一通信)中所使用的信号的电压(信号电压)以及波形信息(信号波形信息)。
作为第一通信控制部131能够取得的信号波形信息，有信号的占空比、信号维持H(High)电平的时间长度(H电平时间)、信号维持L电平的时间长度(L电平时间)、信号的从L电平向H电平的迁移所需的时间(上升时间)、信号的从H电平向L电平的迁移所需的时间(下降时间)等。
第二通信控制部132控制第二通信装置12的通信(第二通信)中的信号的发送接收。第二通信控制部132取得第二通信装置12所取得的电费信息等各种信息。
信号线连接控制部133控制信号线连接装置15的ON/OFF，切换是否使第二通信装置12连接到信号线。信号线电压计算部134在信号线连接装置15成为ON而第二通信装置12连接到信号线时，预测信号线电压的变动，能够计算该变动后的信号线电压的值(详情后述)。充电控制部135根据第一通信控制部131以及第二通信控制部132所取得的信息，决定对电池10进行充电时的电流值，之后，进行电池10的充电。
图3是示出电动汽车1连接到充电设备3时的、充电控制装置13的动作的流程图。根据该图，说明充电控制装置13的动作。以下，还有时将通过充电电缆2在电动汽车1与充电设备3之间进行的、与电池10的充电有关的信息的通信称为“充电通信”。
如果用户使用充电电缆2将电动汽车1和充电设备3连接起来，则电动汽车1侧的信号线以及电力线与充电设备3侧的信号线以及电力线通过充电电缆2而连接。
充电控制装置13使用第一通信控制部131，通过第一通信装置11监视信号线的电压(信号线电压)，根据信号线电压的变化，检测与充电设备3的连接(步骤S1)。此时，充电控制装置13从第一通信装置11还取得信号线电压的值。
充电控制装置13确认从第一通信装置11取得的信号线电压是否等于规定值A(例如9V)(步骤S2)。该规定值A相当于设想为第一通信装置11连接的信号线正确地连接到充电设备3侧的信号线、能够正常地实施第一通信的状态下的信号线电压。另外，在步骤S2中，如果信号线电压在以规定值A为基准的一定的容许范围内，则判断为信号线电压等于规定值A。例如，在规定值A是9V、且容许范围是±1V的情况下，如果信号线电压是8V以上10V以下，则判断为等于规定值A。
在步骤S2中，如果信号线电压等于规定值A，则开始使用了第一通信装置11的充电通信(第一通信)(步骤S3)。另外，如果信号线电压与规定值A不同，则第一通信装置11无法正常地进行充电通信，无法取得充电所需的信息，所以充电控制装置13结束处理。
在步骤S3中，第一通信装置11将电池10可充电的意思通知给充电设备3。具体而言，第一通信装置11通过将自己的内部的负载电阻连接到信号线，使信号线的电压下降到规定值B(例如6V)，从而实现该通知。
在步骤S3之后，充电控制装置13从第一通信装置11再次取得信号线电压，确认信号线电压是否正确地成为规定值B(步骤S4)。即使在步骤S4中，只要信号线电压在以规定值B为基准的一定的容许范围内，则判定为信号线电压等于规定值B。例如，在规定值B是6V、且容许范围是±1V的情况下，如果信号线电压是5V以上7V以下，则判断为等于规定值B。
如果在步骤S4中信号线电压等于规定值B，则充电控制装置13使用信号线连接控制部133，使信号线连接装置15成为ON(步骤S5)。如果信号线连接装置15成为ON，则第二通信装置12通过信号线负载控制装置14连接到信号线。
另一方面，如果信号线电压不等于规定值B，则充电控制装置13结束利用第一通信装置11进行的充电通信(使例如信号线电压返回到规定值A)，结束处理(步骤S9)。
如果在步骤S5中信号线连接装置15成为ON、第二通信装置12连接到信号线，则充电控制装置13从第一通信装置11取得该状态下的信号线电压，判定信号线电压是否被维持为上述规定值B(即第二通信装置12连接到信号线之前的信号线电压)(步骤S6)。在信号线电压被维持为规定值B的情况下，充电控制装置13使第二通信装置12开始充电通信(第二通信)(步骤S7)。
另一方面，在信号线电压未被维持为规定值B的情况下，使信号线连接装置15成为OFF，从信号线断开第二通信装置12(步骤S8)。从信号线断开了第二通信装置12之后，信号线电压返回到规定值B，所以能够实施利用第一通信装置11进行的充电通信(第一通信)。
另外，即使在步骤S6中，也与步骤S4同样地，只要信号线电压在以规定值B为基准的一定的容许范围内，则判断为信号线电压被维持为规定值B。但是，在步骤S6中，与步骤S2、S4不同，计算一定量的时间后的信号线电压的预测值，判断该预测值是否等于规定值B(是否为容许范围内)。由充电控制装置13的信号线电压计算部134计算信号线电压的预测值。
以下，说明步骤S6中的信号线电压的变动预测(预测值计算)的具体的手法。通过信号线电压计算部134进行信号线电压的预测值计算，并在信号线连接装置15成为ON之后的一定期间(例如1～2ms)，直到确定信号线电压(预测值)是否被维持为规定值B的判断为止，以规定周期(例如几ns～几μs)反复进行。
首先，充电控制装置13根据第一通信装置11的信号线电压的实际的测定值，计算每单位时间的电压变化的斜率λ。在将时刻t的信号线电压的测定值设为V(t)、将其测定周期设为Δt的情况下，信号线电压的斜率λ通过下式(1)表示。
λ＝{V(t)-V(t-Δt)}/Δt…式(1)
接下来，充电控制装置13根据最新时刻t的斜率λ，计算经过了一定量的时间Tx之后的信号线电压的预测值Vf。根据下式(2)求出信号线电压的预测值Vf。
Vf＝V(t)+λ·Tx…式(2)
在将以规定值B为基准的容许范围的上限以及下限分别设为Vmax、Vmin时，如果满足下式(3)的关系，则在步骤S6中，判断为信号线电压被维持为规定值B。
Vmin<Vf<Vmax…式(3)
另外，信号线电压V满足Vmin<V<Vmax的关系是第一通信装置11能够正常地维持充电通信的条件。
此处，上述时间Tx最好是信号线电压计算部134从第一通信装置11取得信号线电压值而所需的时间Td1、信号线电压计算部134计算信号线电压的预测值Vf而所需的时间Td2(包括步骤S6中的判定时间)、以及信号线连接控制部133使信号线连接装置15成为OFF而所需的时间Td3的和。即，最好如下式(4)那样决定时间Tx。
Tx＝Td1+Td2+Td3…式(4)
如果如式(4)那样地决定时间Tx，则通过式(2)得到的信号线电压的预测值Vf的值为在判断为该Vf不等于规定值B时在步骤S8中信号线连接装置15成为OFF的定时的预测值。如果进一步缩短时间Tx，则所得到的信号线电压的预测值Vf的精度提高，但步骤8中信号线连接装置15成为OFF的定时比预测为信号线电压成为Vf的定时推迟，所以有信号线电压达到异常值而无法正常地进行第一通信的担心。因此，优选如上述式(4)那样决定时间Tx。
另外，信号线电压的合理值(规定值B)根据第一通信装置11的通信状态(有无充电电缆2的连接、电池10的充电可否等)而变化，所以以规定值B为基准的容许范围的上限Vmax以及下限Vmin的值也与其对应地变化。例如，在连接了充电电缆2的状态下为Vmin＝8V、Vmax＝10V，在可充电状态下为Vmin＝5V、Vmax＝7V等。
Vmin以及Vmax的值既可以预先存储在充电控制装置13中，在第一通信装置11具有输出与Vmin以及Vmax相当的电压的功能的情况下，充电控制装置13也可以取得Vmin以及Vmax的值。在本实施方式中，充电控制装置13针对第一通信装置11的每个通信状态，预先存储了Vmin、Vmax的值。
根据本实施方式的充电通信***，在电动汽车1具备的第二通信装置12连接到信号线时，如果预测到信号线电压将成为异常的值(无法正常地进行第一通信的电压)，则充电控制装置13使信号线连接装置15成为OFF而从信号线断开第二通信装置12。由此，能够未然地防止在例如充电设备3未对应于第二通信的情况下等，由于第二通信装置12连接到信号线而第一通信装置11无法正常地通信的情况。
关于是否使第二通信装置12连接到信号线的判断，充电控制装置13在从使信号线连接装置15成为ON的时间点起的一定期间(例如1～2ms)内监视信号线电压既可。另外，能够使用第一通信装置11来取得信号线电压。因此，本实施方式的充电控制装置13无需追加昂贵的微型计算机、传感器设备等，能够以低成本容易地实现。
在上面的说明中，关于图3的步骤S6中的信号线电压的预测值计算，在信号线连接装置15成为ON之后的一定期间内必须进行，但也可以仅在信号线连接装置15成为ON之后信号线电压从规定值B离开了一定值以上的情况(例如从规定值B离开了0.5V以上的情况)下进行该计算。在该情况下，仅在有信号线电压成为异常的值的可能性时进行信号线电压的预测值计算。由此，不仅能够期待步骤S6中的判定处理的精度提高，而且相比于在信号线连接装置15成为ON之后必须进行高速的运算处理的情况，还得到充电控制装置13中的节电的效果。
<实施方式2>
在第一通信装置11的通信(第一通信)中使用的信号是如PWM那样交替反复H电平和L电平的信号的情况下，使第二通信装置12连接到信号线的定时(使信号线连接装置15成为ON的定时)为信号电压是H电平的期间、L电平的期间、从L电平向H电平的迁移期间(上升)、从H电平向L电平的迁移期间(下降)中的某一个。
特别地，在PWM通信中，L电平电压VL(即信号线电压)、以及信号的H电平期间与L电平期间的比例即占空比D变得重要。如在实施方式1中也说明过的那样，控制导频通信中的信号线电压表示第一通信装置11的通信状态(有无充电电缆2的连接、电池10的充电可否等)，占空比D表示充电设备3可供给的电流值、有无利用第一通信装置11进行的通信以外的其他通信等。
此处，如果将信号的从L电平向H电平的迁移所需的时间(上升时间)设为TUP、将从H电平向L电平的迁移所需的时间(下降时间)设为TDOWN、将维持为H电平的时间长度(H电平时间)设为TH、将维持为L电平的时间长度(L电平时间)设为TL，则占空比D能够用下式(5)表示。
D＝{(TH-TUP)/(TH+(TL-TDOWN))}…式(5)
在上升时间TUP大的情况下，占空比D变小，在下降时间TDOWN大的情况下，占空比D变大。
在第一通信装置11进行的通信(第一通信)是PWM通信的情况下，如果使第二通信装置12连接到第一通信的信号线，则在该连接前后，不仅是信号电压，而且有时占空比D也变化。如果占空比D大幅变化，则无法正常地进行第一通信，其结果，电池10的充电也无法正常地实施。在实施方式2中，提出可解决该问题的充电控制装置13。
图4是示出实施方式2的充电控制装置13的结构的框图。该充电控制装置13是针对图2的结构而设置了占空比变化检测部136的结构。占空比变化检测部136具有检测第二通信装置12连接到信号线的前后的占空比D的变化的功能。占空比变化检测部136在使信号线连接装置15成为ON之前和之后的各个中，取得第一通信的信号的上升时间TUP、下降时间TDOWN、H电平时间TH、L电平时间TL，求出占空比D，计算其变化量(差分)。
图5是示出本实施方式的充电控制装置13中的、使第二通信装置12连接到信号线时的动作的流程图。在该图中，对与图3的流程图同样的步骤附加了同一符号。
在图5的流程图中，针对图3的流程图，在使信号线连接装置15成为ON(使第二通信装置12连接到信号线)的步骤S5的紧前面追加有取得第一通信中所使用的信号的波形信息(信号波形信息)的步骤S11。另外，在信号线连接装置15刚刚成为ON之后(在步骤S6判断为信号线电压被维持为规定值B之后)追加有再次取得第一通信的信号波形信息的步骤S12、和根据步骤S11、S12中分别取得的信号波形信息判断占空比有无变化的步骤S13。除了这些步骤S11～S13以外，与在实施方式1中说明的步骤相同，所以省略它们的说明。
在步骤S11中，在即将使信号线连接装置15成为ON之前，充电控制装置13使用第一通信控制部131而取得第一通信的信号波形信息。将步骤S11中所取得的信号波形信息称为“第一信号波形信息”。直至后述步骤S13的处理完成为止，在充电控制装置13中存储第一信号波形信息。该存储介质可以是例如充电控制装置13内的RAM(Random Access Memory)等任意的存储介质，这里使用在向其中存储的信息的存取时间上不产生大的延迟时间(例如几百微妙至毫秒等)的存储介质。
通过使用例如AD转换器等，以几ns～几μs的周期监视信号线电压，从而能够取得信号波形信息。取得信号电压从L电平电压开始上升至达到规定的H电平电压为止的时间而作为上升时间TUP。取得从信号线电压达到H电平电压至开始下降为止的时间而作为H电平时间TH。取得信号线电压开始从H电平电压下降至达到L电平电压为止的时间而作为下降时间TDOWN。取得从信号线电压下降至L电平电压到再次开始上升为止的时间为L电平时间TL。
另外，在步骤S12中，充电控制装置13取得使信号线连接装置15刚刚成为ON之后的第一通信的信号波形信息。步骤S12的实施定时与步骤S11不同，但处理内容相同。以下，将步骤S12中所取得的信号波形信息称为“第二信号波形信息”。
在步骤S13中，使用式(5)，求出根据步骤S11中所取得的第一信号波形信息而求出的占空比D1、和根据步骤S12中所取得的第二信号波形信息而求出的占空比D2，比较两者。由此，判定在信号线连接装置15的ON的前后(第二通信装置12连接到信号线的前后)，信号的占空比是否被维持。具体而言，取基于第一信号波形信息的占空比D1、和基于第二信号波形信息的占空比D2的差分，如果该差分在规定范围内(例如相对占空比D1在±3％内)，则视为无占空比的变化。
在判定为信号线连接装置15的ON的前后占空比无变化的情况下，开始利用第二通信装置12进行的充电通信(第二通信)(步骤S7)，但在判定为占空比变化了的情况下，充电控制装置13使信号线连接装置15成为OFF，从信号线断开第二通信装置12(步骤S8)。
这样，在本实施方式中，即使在信号线连接装置15的ON的前后，信号线电压未从规定值B变化的情况下，在信号的占空比的变化大的情况下，也从信号线断开第二通信装置12，来确保第一通信装置11的正常的通信。例如，即使充电设备3对应于第二通信，在第二通信装置12向信号线的连接大幅影响第一通信的信号波形的情况下，第一通信被阻碍而成为问题，但在本实施方式中，能够避免产生该问题。确保了利用第一通信装置11进行的正常的充电通信，所以保证了充电通信***的高的可靠性。
如上所述，在利用第一通信装置11进行的充电通信中，信号的占空比表示充电设备3的最大供给电流值。因此，在信号线连接装置15的ON所致的占空比的变化量在容许范围内、信号线连接装置15维持ON的情况下，以与实际略微不同的值，将充电设备3的最大供给电流值通知给电动汽车1。
在本实施方式中，得到信号线连接装置15的ON的前后的第一通信的信号的占空比的变化量(差分)，所以也可以利用该占空比的变化量，进行第二通信装置12连接到信号线的状态下第一通信装置11所接收的信号的占空比(即最大供给电流值)的校正。即，也可以充电控制装置13计算信号线连接装置15ON的前后的占空比的差分，以与对第一通信装置11接收的信号的占空比加上该差分而得到的值对应的电流值，对电池10进行充电。通过校正由于信号线连接装置15的ON而产生的占空比的误差，电池10的充电处理的稳定性提高。
<实施方式3>
在实施方式1、2中，未特别规定使信号线连接装置15成为ON的定时，但在例如通过机械开关实现信号线连接装置15的情况下等，有在信号线上产生开关(ON/OFF的切换)时的抖动所致的噪声的担心。特别地，如果在信号的H电平期间、电平迁移期间(上升期间、下降期间)中信号线连接装置15成为ON，则有在信号电压中产生急剧的变化的可能性。在该情况下，无法正确地判断是否在信号线连接装置15ON的前后维持了信号线电压(步骤S6)，有例如由于噪声所致的电压变动而误判定为未将信号线电压维持为规定值B的可能性。因此，期望使信号线连接装置15成为ON的定时在信号线上的信号的L电平期间内。
在本实施方式中，提出了优化使信号线连接装置15成为ON的定时，从而能够抑制信号线连接装置15成为ON时的噪声所引起的信号线电压的变动的充电控制装置13。
图6是示出实施方式3的充电控制装置13的结构的框图。该充电控制装置13是针对图4的结构进一步设置有连接定时设定部137的结构。连接定时设定部137具有设定适合于使信号线连接装置15成为ON的定时(此处信号的L电平期间)的功能。
另外，实施方式3的充电控制装置13的动作基本上与实施方式1(图3)或者实施方式2(图5)相同，不过在连接定时设定部137所决定的定时执行使信号线连接装置15成为ON的处理(步骤S5)。因此，此处，省略充电控制装置13的整体的动作的说明，而说明连接定时设定部137决定使信号线连接装置15成为ON的定时的处理。
连接定时设定部137从第一通信装置11取得信号线上的信号的信号电压和信号波形信息，根据这些信息预测信号的电平变化，求出属于信号的L电平期间的时刻Tc，将该时刻Tc决定为使信号线连接装置15成为ON的时刻。此处，时刻Tc被表示为从第一通信装置11取得信号电压的时刻T0起的经过时间。另外，设为在充电控制装置13内的各要素之间的信息交换中不产生延迟时间(或者小到可忽略的程度)。
此处，将充电控制装置13从第一通信装置11取得信号电压和信号波形信息而所需的时间设为Td1、将连接定时设定部137计算时刻Tc而所需的时间设为Td4、将使信号线连接装置15成为ON而所需的时间设为Td5。在该情况下，关于充电控制装置13根据在时刻T0所取得的信号电压计算时刻Tc之后能够使信号线连接装置15成为ON的时间，最短也为从时刻T0起的用下式(6)表示的延迟时间Ty之后。
Ty＝Td1+Td4+Td5…式(6)
因此，关于使信号线连接装置15成为ON的时刻Tc，需要决定为至少从时刻T0经过了延迟时间Ty以上后的时刻。即，时刻Tc需要满足下式(7)的关系。
Tc≥T0+Ty…式(7)
以下，示出使信号线连接装置15成为ON的时刻Tc的具体的设定例。在本实施方式中，为了抑制信号线连接装置15成为ON时的噪声，时刻Tc被设定为在信号的L电平期间内。
在第一通信装置11取得信号电压的时刻T0是信号的H电平期间的情况下，时刻Tc被设定为接下来信号刚刚成为L电平之后的时刻。能够根据第一通信装置11取得的信号波形信息，计算从时刻T0到信号成为L电平为止的时间THL。即，时间THL成为从H电平时间TH与下降时间TDOWN之和减去从信号成为H电平的时间点至时刻T0为止的经过时间而得到的值。例如，在时刻T0是在信号刚刚上升到H电平之后的情况下，时间THL大致等于H电平时间TH与下降时间TDOWN之和(THL≈TH+TDOWN)。
在该情况下，如果处于THL<Ty关系，则从时刻T0经过了延迟时间Ty时，信号已经成为L电平，所以决定为Tc＝T0+Ty既可。相反地，如果处于THL≥Ty的关系，则需要等待信号成为L电平，所以决定为Tc＝T0+THL。
另外，在时刻T0是信号的L电平期间的情况下，时刻Tc被设定为信号开始向H电平上升之前、或者接下来刚刚返回到L电平之后的时刻。从时刻T0到信号上升为止的时间TLH也能够根据第一通信装置11取得的信号波形信息计算。即，时间TLH是从L电平时间TL减去从信号成为L电平的时间点到时刻T0为止的经过时间而得到的值。
在该情况下，如果处于TLH>Ty的关系，则即使从时刻T0经过延迟时间Ty，信号仍维持为L电平，所以决定为Tc＝T0+Ty既可。相反地，如果处于TLH≤Ty的关系，则需要等待信号成为一次H电平后再次返回到L电平，所以决定为Tc＝T0+TLH+TUP+TH+TDOWN(TUP是信号的上升时间、TH是H电平时间、TDOWN是下降时间)。
关于上述的时间THL以及时间TLH，既可以由充电控制装置13(连接定时设定部137)计算求出，也可以由第一通信装置11计算并将其通知给充电控制装置13。
根据本实施方式，能够在信号的L电平期间，使信号线连接装置15成为ON，所以能够抑制在信号线上产生噪声。因此，充电控制装置13能够正确判断在信号线连接装置15的ON的前后，信号线电压是否被维持(步骤S6)。另外，还得到能够防止由于该噪声而在第一通信装置11的充电通信中产生异常的效果。
<实施方式4>
在实施方式1～3中，在使信号线连接装置15成为ON而对信号线连接了第二通信装置12之后，利用第一通信装置11进行的第一通信(PWM通信)无法正常地继续的情况(无法维持信号线电压或者信号的占空比的情况)下，使信号线连接装置15返回到OFF而从信号线切断第二通信装置12。如果第二通信装置12连接到信号线则无法正常地继续进行第一通信的状况是指，电动汽车1以及充电设备3无法使第一通信以及第二通信的输入输出强度调整(通信阻抗匹配)落入通过标准、规格决定的范围的状况。
产生该状况的主要的原因有电动汽车1具有进行第一通信的单元(第一通信装置11)和进行第二通信的单元(第二通信装置12)但充电设备3仅具有进行第一通信的单元的情形，以及相反地电动汽车1仅具有进行第一通信的单元但充电设备3具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元这两方的情形。在这样的情形中，即使使信号线连接装置15成为ON，也不进行第二通信。
因此，在实施方式4中，提出如下的充电通信***：在使信号线连接装置15成为ON之前，判别电动汽车1以及充电设备3的双方是否具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元，仅在双方具有的情况下许可信号线连接装置15成为ON。
作为本实施方式的前提，充电设备3在具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元的双方的情况下，规定为在连接了电动汽车1之后的一定量的时间(几秒～几分程度)，将第一通信的信号(PWM信号)维持为禁止电池10的充电的占空比DNA(例如5％)，等待第二通信开始。然后，如果在一定量的时间内开始了第二通信，则进行使用了在第二通信中取得的各种信息的电池10的充电(例如，考虑了削减充电成本等的充电)，如果在一定量的时间内未开始第二通信，则进行仅使用了在第一通信中取得的信息的电池10的充电(例如，连续的充电)。另外，在开始电池10的充电时，第一通信的信号的占空比从DNA切换为许可电池10的充电的占空比DA(例如10％～90％)。
另外，在电动汽车1未连接到充电设备3的状态下，信号线连接装置15始终为OFF。
图7是示出实施方式4的充电控制装置13的动作的流程图。如果电动汽车1经由充电电缆2连接到充电设备3，则充电控制装置13根据信号线电压的变化，检测与充电设备3的连接(步骤S21)。充电控制装置13如果检测到与充电设备3的连接，则使用第一通信控制部131取得第一通信的信号波形信息，确认是否将PWM信号的占空比维持为上述DNA规定时间(几百毫秒～几秒)(步骤S22)。
在将PWM信号的占空比维持为DNA规定时间的情况下(在步骤S22中“是”)，充电控制装置13判断为充电设备3等待第二通信的开始(即充电设备3具有进行第二通信的单元)，许可信号线连接装置15成为ON(第二通信装置12向信号线的连接)(步骤S23)。在该情况下，如上述说明过的那样执行实施方式1中示出的图2的动作、实施方式2中示出的图5的动作。
另一方面，在未将PWM信号的占空比维持为DNA规定时间的情况下(在步骤S22中“否”)，充电控制装置13判断为充电设备3不具有进行第二通信的单元，不许可信号线连接装置15成为ON(步骤S24)。在该情况下，在执行例如图3的动作时，如果在步骤S4中判定为“是”，则跳到步骤S8。同样地，在执行图5的动作时，如果在步骤S4中判定为“是”，则跳到步骤S8。
根据本实施方式，充电控制装置13无需使信号线连接装置15成为ON，而能够判断充电设备3是否具有进行第二通信的单元，所以能够更稳定地进行第一通信，电池10的充电动作的可靠性提高。
<实施方式5>
在实施方式5中，提出仅在电动汽车1以及充电设备3双方具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元的情况下，许可信号线连接装置15的ON的充电通信***的另一个方式。
图8是示出实施方式5的充电控制装置13的动作的框图。该充电控制装置13是针对图2的结构设置有充电枪插座形状判定部138的构造。充电枪插座形状判定部138具有识别配备在充电设备3的充电电缆2的前端部的充电枪21的插座形状，判断该形状是否为与第二通信对应的规格(例如CHAdeMO规格、SAE规格等)的形状的功能。如果充电枪21是与第二通信对应的规格的构造，则能够判断为充电设备3具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元这双方。
另外，在本实施方式中，在电动汽车1未连接到充电设备3的状态下，信号线连接装置15也始终成为OFF。
另外，在图8中，示出了在实施方式1(图2)的充电控制装置13中应用了充电枪插座形状判定部138的结构，但充电枪插座形状判定部138还能够应用于实施方式2、3(图4、6)的充电控制装置13。
图9是示出实施方式5的充电控制装置13的动作的流程图。如果电动汽车1经由充电枪21以及充电电缆2连接到充电设备3，则充电控制装置13根据信号线电压的变化，检测与充电设备3的连接(步骤S31)。充电控制装置13如果检测到与充电设备3的连接，则使用充电枪插座形状判定部138来判断充电枪21的形状是否为与第二通信对应的规格的形状(步骤S32)。
在充电枪21的形状是与第二通信对应的规格的形状的情况下(在步骤S32中“是”)，充电控制装置13判断为充电设备3具有进行第二通信的单元，许可信号线连接装置15成为ON(第二通信装置12向信号线的连接)(步骤S33)。在该情况下，如上述说明的那样地执行实施方式1中示出的图2的动作、实施方式2中示出的图5的动作。
另一方面，在充电枪21的形状并非与第二通信对应的规格的形状的情况下(在步骤S32中“否”)，充电控制装置13判断为充电设备3不具有进行第二通信的单元，不许可信号线连接装置15成为ON(步骤S34)。在该情况下，在执行例如图2的动作时，如果在步骤S4中判定为“是”，则跳到步骤S8。同样地，在执行图5的动作时，如果在步骤S4中判定为“是”，则跳到步骤S8。
根据本实施方式，充电控制装置13无需使信号线连接装置15成为ON，而能够判断充电设备3是否具有进行第二通信的单元，所以能够更稳定地进行第一通信，电池10的充电动作的可靠性提高。进而，还有能够以比实施方式4更廉价的成本实现这样的优点。
<变形例>
在实施方式1～3中，示出了在使电动汽车1具有的进行第二通信的单元(第二通信装置12)连接到信号线、无法正常地继续第一通信的情况下，从信号线切断进行第二通信的单元的充电通信***，但本发明还能够应用于使充电设备3具有的进行第二通信的单元连接到信号线的情形。
例如，也可以将实施方式1应用于充电设备3，在充电设备3中设置计算使自己的进行第二通信的单元连接到信号线的前后的、信号线电压的变化量的单元(相当于信号线电压计算部134)，在信号线电压的变化量未收敛于容许范围内的情况下，从信号线切断进行第二通信的单元。
另外，也可以将实施方式2应用于充电设备3，在充电设备3中设置计算使自己的进行第二通信的单元连接到信号线的前后的、PWM信号的占空比的变化量的单元(相当于占空比变化检测部136)，在占空比的变化量未收敛于容许范围内的情况下，从信号线切断进行第二通信的单元。
如果这样将本发明应用于充电设备3，则能够防止在电动汽车1仅具有进行第一通信的单元但充电设备3具有进行第一通信的单元和进行第二通信的单元这双方的情形下，无法正常地继续第一通信。
另外，本发明能够在该发明的范围内，自由地组合各实施方式，或者使各实施方式适当地变形、省略。

Claims (6)

1.一种充电控制装置，其特征在于，具备：
充电控制部，根据通过使用电池的充电电缆内的信号线的通信从充电设备取得的信息，控制所述电池的充电；
第一通信控制部，从使用所述信号线通过第一通信方式进行与所述充电设备的通信的第一通信装置取得信息；以及
第二通信控制部，从使用所述信号线通过第二通信方式进行与所述充电设备的通信的第二通信装置取得信息，
在与所述充电设备连接后，如果通过所述第一通信方式输出规定的信号，且在规定时间内开始了利用所述第二通信方式的通信，则使用所述第二通信方式开始所述电池的充电。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其特征在于，
在与所述充电设备连接后，如果通过所述第一通信方式输出规定的信号、在规定时间内未开始利用所述第二通信方式的通信，则使用第一通信方式开始所述电池的充电。
3.一种充电控制装置，其特征在于，具备：
充电控制部，根据通过使用电池的充电电缆内的信号线的通信从充电设备取得的信息，控制所述电池的充电；
第一通信控制部，从使用所述信号线通过第一通信方式进行与所述充电设备的通信的第一通信装置取得信息；以及
第二通信控制部，从使用所述信号线通过第二通信方式进行与所述充电设备的通信的第二通信装置取得信息，
在与所述充电设备连接后，如果通过所述第一通信方式输出规定的信号，且在规定时间内未开始利用所述第二通信方式的通信，则使用第一通信方式开始所述电池的充电。
4.一种充电设备，能够对电动车辆的电池进行充电，其特征在于，具备：
充电电缆，在进行所述电池的充电时，连接于所述电动车辆与所述充电设备之间；
第一通信部，使用所述充电电缆内的信号线通过第一通信方式进行与所述电动车辆的通信；以及
第二通信部，使用所述信号线通过第二通信方式进行与所述电动车辆的通信，
在连接了所述电动车辆之后，如果在规定时间内开始了利用所述第二通信方式的通信，则使用所述第二通信方式开始所述电池的充电。
5.根据权利要求4所述的充电设备，其特征在于，
在与所述电动车辆连接后，如果在规定时间内未开始利用所述第二通信方式的通信，则使用第一通信方式开始所述电池的充电。
6.一种充电设备，能够对电动车辆的电池进行充电，其特征在于，具备：
充电电缆，在进行所述电池的充电时，连接于所述电动车辆与所述充电设备之间；
第一通信部，使用所述充电电缆内的信号线通过第一通信方式进行与所述电动车辆的通信；以及
第二通信部，使用所述信号线通过第二通信方式进行与所述电动车辆的通信，
在与所述电动车辆连接之后，如果在规定时间内未开始利用所述第二通信方式的通信，则使用第一通信方式开始所述电池的充电。
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