JP5853156B2 - 車両充電装置およびこれを用いた車両充電システム - Google Patents

車両充電装置およびこれを用いた車両充電システム Download PDF

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Description

本発明は、蓄電装置と車輪を回転させるモータとを搭載し、蓄電装置の電力を用いてモータを駆動する車両に電力を供給する車両充電装置およびこれを用いた車両充電システムに関する。
近年、環境にやさしい車両として、蓄電装置と車輪を回転させるモータとを搭載し、蓄電装置の電力を用いてモータを駆動する電気自動車が注目されつつある。このような車両では、車両本体外の車両充電装置から電力線を介して電力が供給され、供給された電力を蓄電装置に蓄電していた(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−171700号公報
ところで、一般の住宅では車両充電装置は住宅内に設置され、住宅内の電源の電力を利用して車両に電力を供給する。住宅内の電源は互いに高周波的に分離された多線式電力線が用いられている。このため、車両充電装置は多線式電力線のうち、いずれか一対の電力線に接続されていた。
しかしながら、多線式電力線を用いて電力線通信を行う場合、各相の電力線の間は高周波的に分離されているため、異なる一対の電力線の間では異相間結合損失が10〜30dB程あり、安定した電力線通信を行うことはできなかった。例えば、L1相、ニュートラル相およびL2相の三相電力線(単相三線)で、L1相とニュートラル相の一対の電力線に充電指示装置が接続され、L1相とL2相の一対の電力線に車両用電力線が接続された場合、充電指示装置は車両充電装置と安定した通信が行えず、車両充電装置の制御ができないので、車両充電装置から車両に電力を供給できないという課題があった。
そこで本発明は、車両充電装置と充電指示装置とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても安定した通信が行え、車両充電装置から車両に電力を供給できるようにすることを目的とする。
本発明の第1の態様に係る車両充電装置は、多線式電力線に接続されている充電指示装置の指示に基づいて、多線式電力線の内の一対の電力線から供給される電力を車両用電力線を介して車両に供給するものであって、多線式電力線または車両用電力線を介して電力線通信する電力線通信部と、多線式電力線の内の一対の電力線と車両用電力線とを接続する接続部と、充電指示装置の指示に応じて接続部の接続または切り離しを制御する制御部とを備え、電力線通信部は、多線式電力線の内の一対の電力線からの信号を選択して充電指示装置と通信すると共に車両用電力線を介して車両と通信する構成を採る。
この構成によれば、車両充電装置は異なる電力線対の信号を選択して通信を行うことができる。これにより、車両充電装置は、車両充電装置と充電指示装置とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても多線式電力線の内の一対の電力線からの信号を選択できるので安定した通信が行え、これにより充電指示装置は車両充電装置を制御でき、車両充電装置から電力を車両用電力線を介して車両に供給することができる。
また、本発明の第2の態様に係る車両充電システムは、多線式電力線に接続された上記した車両充電装置と、多線式電力線に接続された充電指示装置とを備え、車両充電装置は、充電指示装置の指示に基づいて車両に電力を供給する構成を採る。
この構成によれば、車両充電装置と充電指示装置とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても多線式電力線の内の一対の電力線からの信号を選択できるので安定した通信が行え、これにより充電指示装置は車両充電装置を制御でき、車両充電装置から車両用電力線を介して車両に電力を供給することができる。
本発明の第3の態様に係る車両充電装置は、少なくとも3つの導線を含む電力線を介して電力線通信を行う通信装置と通信を行うと共に、車両へ充電を行う車両充電装置であって、前記電力線のうちの一対の導線を介して、前記通信装置から送信された信号を受信する通信部と、前記通信部が受信した信号に基づいて、前記一対の導線を切り替える切り替え部と、を備える構成を採る。
この構成によれば、通信部が受信した信号に基づいて、一対の導線を切り替えるので、通信装置が接続される電力線の相と車両へ充電を行う電力線の相が異なる場合であっても、当該通信装置と安定した通信を行うことが可能である。
本発明によれば、車両充電装置と充電指示装置とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても安定した通信が行え、車両充電装置から車両に電力を供給できる。
実施の形態における車両充電システムの構成図 同車両充電システムの車両充電装置の構成を示すブロック図 同車両充電システムの車両充電装置の電力線通信部の構成を示すブロック図 同車両充電システムの動作を説明するフローチャート 図3に示した電力線通信部の他の構成を示すブロック図
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一または相当の部分には同一の符号を付して説明する。
(実施の形態)
まず、図1〜図3を参照しながら、本発明の実施の形態における車両充電システムについて説明する。ここでは、車両として、蓄電装置と車輪を回転させるモータとを搭載し、蓄電装置に蓄電した電力を用いてモータを駆動する電気自動車の場合を例として説明する。電気自動車では、蓄電装置に蓄電された電力をモータに供給し、モータにより車輪を回転させ、他の場所に移動することができる。
図1は、本発明の実施の形態における車両充電システム1の構成図である。図1において、車両充電システム1は、電力線通信部4を内蔵している充電指示装置5と、車両充電装置6と、車両充電装置6と車両用電力線7を介して接続された車両8とを備えている。
充電指示装置5は、例えば、パーソナルコンピュータやサーバのような通信装置である。
一般の住宅2では、充電指示装置5および車両充電装置6は、住宅2の電源3に接続される。これにより、車両充電装置6に必要となる電力が住宅2の電源3から供給されている。車両充電装置6は、住宅2の電源3の電力を用いて車両8に電力を供給する。
車両充電システム1では、車両用電力線7を車両8の給電口9に装着後、充電指示装置5により車両8の認証を行い、認証できた場合にのみ、車両8に電力を供給する。車両8は、車両本体8aに搭載されている蓄電装置10に供給された電力を充電する。
充電指示装置5は、専用機で構成される。なお、専用機に代えてパーソナルコンピュータを用いてもよい。充電指示装置5は内蔵の電力線通信部4を介して電源3の電力線を用い車両充電装置6と電力線通信を行う。
ところで、住宅2では電源3として多線式電力線、例えば、単相3線式が用いられている。このため、車両充電装置6は単相3線式の電力線のうち、一対の電力線を用いて車両8に電力を供給することとなる。
しかしながら、単相3線式の電力線を用いて電力線通信を行う場合、各相の電力線の間は高周波的に分離されているため、異なる一対の電力線の間で異相間結合損失が10〜30dB程あり、安定した電力線通信を行うことはできなかった。すなわち、実質的に電力線通信を行うことはできなかった。例えば、L1相、ニュートラル相およびL2相の三相の電力線の内、L1相とニュートラル相の一対の電力線に充電指示装置5が接続され、L1相とL2相の一対の電力線に車両用電力線7が接続された場合、充電指示装置5は車両充電装置6との間で安定した通信が行えない。このため、充電指示装置5は車両充電装置6の制御ができないので、車両充電装置6から車両8に電力を供給できなかった。また、充電指示装置5は車両充電装置6を介して車両8と安定した通信が行えず、認証が困難であった。
そこで、本実施の形態では、車両充電装置6と充電指示装置5とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても安定して通信が行え、充電指示装置5から車両充電装置6を制御すると共に、充電指示装置5と車両8との間で電力線通信により認証を行い、車両充電装置6から車両8に電力を供給できるようにした。
すなわち、図2に示すように車両充電装置6を構成した。図2は本発明の実施の形態における車両充電装置6の構成を示すブロック図である。
図2に示すように、車両充電装置6は、多線式電力線(図2では、単相三線式の電力線3a、電力線3b、電力線3c)に接続されている充電指示装置5(図1)の指示に基づいて、多線式電力線の内の一対の電力線から供給される電力を車両用電力線7を介して車両8(図1)に供給する。
車両充電装置6は、多線式電力線または車両用電力線7を介して電力線通信を行う電力線通信部61と、多線式電力線の内の一対の電力線と車両用電力線7とを接続する電力線接続部63と、充電指示装置5の指示に応じて電力線接続部63の接続または切り離しを制御する制御部62とを備え、電力線通信部61は、多線式電力線の内、一対の電力線からの信号を選択して充電指示装置5と通信すると共に車両用電力線7を介して車両8と電力線通信を行う。
電力線通信部61は、充電指示装置5から受信した通信情報を車両用電力線7を介して車両8に転送すると共に、車両8から受信した通信情報を多線式電力線を介して充電指示装置5に転送を行う。この転送により、充電指示装置5は、電力線接続部63が切り離されている場合でも、車両充電装置6を介して車両8と安定して通信が行え、車両8の認証を行うことができる。
このように、車両充電装置6は相の異なる電力線対の信号を選択して通信することができるので、充電指示装置5と相の異なる電力線対に接続されていても、減衰の少ない電力線対に切替えて通信でき、安定して通信を行うことができる。また、充電指示装置5は車両充電装置6を介して車両8と電力線通信を行うことができる。
充電指示装置5は車両充電装置6を制御すると共に、車両充電装置6を介して車両8との通信により認証を行うことができる。これにより、車両充電装置6は充電指示装置5の指示に基づいて、電力を車両用電力線7を介して車両8に供給することができる。
電力線接続部63は、図2ではスイッチ63aで構成され、スイッチ63aの閉状態または開状態により、L1相の電力線3aとL2相の電力線3cの対の電力線と車両用電力線7とを接続または切り離しを行う。スイッチ63aが閉状態の場合、車両8に200Vの電圧で電力が供給される。なお、L1相とL2相の電力線対に限定されるものでなく、L1相とニュートラル相との電力線対、またはニュートラル相とL2相との電力線対と車両用電力線7とを接続してもよい。この場合、100Vの電圧を車両8に供給することとなる。
制御部62は、電力線通信部61と接続され、充電指示装置5からの指示を電力線通信部61を介して受信すると共に、充電指示装置5から受信した指示が充電許可の場合には電力線接続部63のスイッチ63aを閉状態(ON状態)に制御し、充電指示装置5から受信した指示が充電不許可の場合には電力線接続部63のスイッチ63aを開状態(OFF状態)に制御する。
充電指示装置5は、車両充電装置6の制御部62に対して、認証できた車両8に対してのみ充電許可の指示を行い、認証されない不正規な車両8に対しては充電不許可の指示を送る。これにより、車両充電システム1では不正規な車両8に対して盗電を防止することができる。
なお、多線式電力線と車両用電力線7は、同じ種類の電力線を用いても良いし、異なる種類の電力線を用いても良い。
また、上記実施の形態では、多線式電力線の送電方式として単相三線式を例にして説明したが、多線式電力線の送電方式は、単相三線式に限られるものではない。多線式電力線の送電方式は、車両充電装置の使用地域で実施されている形式に変更しても良い。
次に、図3を参照しながら、車両充電装置6における電力線通信部61の具体的な構成について説明する。図3は、本発明の実施の形態における車両充電装置6の電力線通信部61の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、電力線通信部61は、L1相、ニュートラル相、L2相の電力線3a、電力線3b、電力線3cの内、互いに異なる一対の電力線にコンデンサ13a、コンデンサ14a、コンデンサ15aをそれぞれ介して接続した第1の結合器13b、14b、15bと、信号を変調または復調する変復調部11と、第1の結合器13b、14b、15bのいずれか一つを選択し、選択された第1の結合器(第1の結合器13b、第1の結合器14bまたは第1の結合器15b)と変復調部11とを接続する切替部13cと、変復調部11で復調された信号を解読する信号処理部12と、変復調部11に接続されると共に車両用電力線7にコンデンサ16aを介して接続された第2の結合器16bとを備えている。
変復調部11は、電力線3a、3b、3cに重畳された通信信号を復調してデータに直す。また、データを電力線3a、3b、3cに重畳する高周波の信号に変調する。
信号処理部12は、データから自己宛の必要なデータを解読して制御部62に送る。さらに、データ中に含まれるエラー情報や変調速度情報を制御部62に送る。また、制御部62から送られたデータをあて先情報やエラー訂正符号をつけて変復調部11に送る。
第1の結合器13b、14b、15bおよび第2の結合器16bにはトランスを用いる。
切替部13cは、制御部62の制御信号により、第1の結合器13b、14b、15bのいずれか一つを選択する。
具体的には、切替部13cでは、第1の結合器13b、14b、15bおよび変復調部11間の結線を切り替えている。第1の結合器13bを選択する場合は、第1の結合器13bと変復調部11を結線する。第1の結合器14bを選択する場合は、第1の結合器14bと変復調部11を結線する。第1の結合器15bを選択する場合は、第1の結合器15bと変復調部11を結線する。
制御部62は、信号処理部12から送られる情報(伝送路解析情報、変調速度情報、電力線接続部63(図2)の制御情報など)に応じて、電力線通信部61に充電指示装置5から受信した通信情報を車両用電力線7を介して車両8に転送すると共に、車両8から受信した通信情報を多線式電力線を介して充電指示装置5に転送する。また、制御部62は、充電指示装置5からの指示に応じて電力線接続部63の開閉を制御する。
次に、図1、図2、図3および図4を参照しながら、車両充電システム1の動作について説明する。図4は、実施の形態における車両充電システム1の動作を説明するフローチャートである。
まず、車両充電システム1では、車両充電装置6の車両用電力線7を車両8の給電口9に装着することにより、車両8の接続を検出する(S100、S102)。
車両充電システム1は、車両8が接続されると車両充電装置6により、多線式電力線の内、どの電力線対に充電指示装置5が接続されているかを検出する(S104、S106)。
車両充電システム1は、車両充電装置6の電力線通信部61の切替部13cを制御部62により順次に切り替えを行うと共に、充電指示装置5に通信を確立するための問い合わせ信号を送信する。そして、電力線通信部61は、充電指示装置5から問い合わせ信号に対する応答信号を切り替えられた一対の電力線から受信し、充電指示装置5が接続されている電力線対を検出し、検出された電力線対の信号を選択する(S108)。
具体的には、電力線通信部61は、電力線対に接続されている第1の結合器(第1の結合器13b、第1の結合器14b、第1の結合器15b)の内、信号の強度が一番大きい結合器に内部スイッチ(切替部13c)を切り替え、切り替えられた結合器の信号を選択する。
なお、第1の結合器13b、14b、15bを選択する目安としては、信号の強度のみならず、信号の誤り率や、通信速度を用いても良い。信号の誤り率を目安として用いる場合は、信号の誤り率が最も小さな第1の結合器が選択される。通信速度を目安として用いる場合は、通信速度の最も早い第1の結合器が選択される。
次に、車両充電システム1は、車両充電装置6により、充電指示装置5から制御情報による指示を取得すると共に(S110)、制御情報が充電許可の場合には電力線接続部63のスイッチ63aを閉状態に制御する(S112、S114)。また、車両充電装置6は、認証情報や充電情報などを充電指示装置5と車両8との間で相互に取得できるように転送を行う(S116)。車両8の充電が完了するまで、(S110)〜(S116)が繰り返し実行される。
一方、車両充電システム1は、制御情報が充電不許可の場合には電力線接続部63のスイッチ63aを開状態に制御する(S112、S118)。
なお、電力線3a〜3cに充電指示装置5の他に複数の通信装置が接続されている場合、車両は、充電指示装置5のみならず、複数の通信装置と電力線通信を行うことが可能であるが、各々の通信装置から信号を受信する度に信号の強度、信号の誤り率、信号の通信速度を順次測定し、最適な第1の結合器を選択する処理を行うと通信効率が低下する。
そこで、記憶部(図示せず)に充電指示装置5や通信装置のアドレス情報(IPアドレス、MACアドレス等)と充電指示装置5や通信装置で選択された第1の結合器を関連させて記憶させて関連付けた情報を用いることにより、制御部62は、変復調部11が受信した信号のアドレス情報を解析するだけで切替部13cに対し適切な第1の結合器を選択する制御信号を送信することが可能になる。したがって、第1の結合器13b〜15bから受信した信号の強度、信号の誤り率、信号の通信速度を順次測定する処理を省略することができるので、通信効率が向上する。
以上のように本実施の形態によれば、図1および図2に示すように、車両充電装置6は、多線式電力線または車両用電力線7を介して電力線通信する電力線通信部61と、多線式電力線の内の一対の電力線と車両用電力線7とを接続する電力線接続部63と、充電指示装置5の指示に応じて電力線接続部63の接続または切り離しを制御する制御部62とを備え、電力線通信部61は、多線式電力線の内、一対の電力線からの信号を選択して充電指示装置5と通信すると共に車両用電力線7を介して車両8と電力線通信を行う。
この構成により、車両充電装置6は異なる電力線対の信号を選択して通信を行うことができ、これにより車両充電装置6と充電指示装置5とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても、車両充電装置6と充電指示装置5とが安定した通信ができ、充電指示装置5の指示に従って車両充電装置6から電力を車両用電力線7を介して車両8に供給することができる。
また、車両充電システム1は、多線式電力線に接続された上記の車両充電装置6と、多線式電力線に接続された充電指示装置5とを備え、車両充電装置6は、充電指示装置5の指示に基づいて車両8に電力を供給する。
これにより、車両充電装置6と充電指示装置5とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても、車両充電装置6は異なる電力線対の信号を選択できるので安定した通信ができる。これにより、充電指示装置5の指示に従って車両充電装置6から車両用電力線7を介して車両8に電力を供給することができる。
なお、図2では、単相3線式について説明したが、これに限定されるものではなく他の多線式電力線にも適用できる。例えば、3相4線式の場合にも適用することができる。この場合には、図5に示すように、4線式に対応してコンデンサ17a、コンデンサ18a,コンデンサ19aと第1の結合器17b、18b、19bとをさらに備え、切替部17cの切り替えにより、第1の結合器13b、14b、15b、17b、18b、19bのいずれか一つを選択すればよい。また、その他の三相三線式にも同様に適用することができる。
なお、本発明の具体的な構成は、上述した実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。
また、電気自動車を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、モータとエンジンとを併用するハイブリッド自動車にも適用することができる。
2010年1月29日出願の特願2010−018183の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明の態様の一つに係る車両充電装置は、多線式電力線に接続されている充電指示装置の指示に基づいて、多線式電力線の内の一対の電力線から供給される電力を車両用電力線を介して車両に供給するものであって、多線式電力線または車両用電力線を介して電力線通信する電力線通信部と、多線式電力線の内の一対の電力線と車両用電力線とを接続する接続部と、充電指示装置の指示に応じて接続部の接続または切り離しを制御する制御部とを備え、電力線通信部は、多線式電力線の内の一対の電力線からの信号を選択して充電指示装置と通信すると共に車両用電力線を介して車両と通信を行うので、車両充電装置は異なる電力線対の信号を選択して通信を行うことができ、車両充電装置と充電指示装置とが多線式電力線の異なる相の電力線対に接続された場合であっても安定して通信できる。これにより、充電指示装置の指示に従って車両充電装置から車両用電力線を介して車両に電力を供給することができる。
これにより、蓄電装置に電力を蓄電し、この蓄電した電力を利用して車輪を回転させて走行する電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に充電用の電力を供給する車両充電装置およびこれを用いた車両充電システムに有用なものである。
1 車両充電システム
2 住宅
3 電源
3a,3b,3c,3d 電力線
4,61 電力線通信部
5 充電指示装置
6 車両充電装置
7 車両用電力線
8 車両
8a 車両本体
9 給電口
10 蓄電装置
11 変復調部
12 信号処理部
13a,14a,15a,16a,17a,18a,19a コンデンサ
13b,14b,15b,17b,18b,19b 第1の結合器
13c,17c 切替部
16b 第2の結合器
62 制御部
63 接続部
63a スイッチ

Claims (14)

  1. 少なくとも3つの導線を含む電力線を介して電力線通信を行う通信装置と通信を行うと共に、車両へ充電を行う車両充電装置であって、
    前記電力線のうちの一対の導線を順次切り替える切り替え部と、
    前記切り替え部によって切り替えられた前記一対の導線を介して、前記通信装置から送信された信号を受信する通信部と、を備え、
    前記切り替え部は、前記通信部が受信した信号に基づいて、前記電力線の中から前記一対の導線を選択する車両充電装置。
  2. 前記車両への充電に用いる車両用電力線と、
    前記電力線と車両用電力線を接続または切断する電力線接続部と、
    前記通信部が受信した前記信号に基づいて、前記電力線接続部の接続または切断を制御する制御部と、をさらに備える、
    請求項1に記載の車両充電装置。
  3. 前記通信部は、前記車両との通信を行う、
    請求項1または2に記載の車両充電装置。
  4. 前記電力線のうち、互いに異なる一対の導線にそれぞれコンデンサを介して接続された複数の第1の結合器と、
    前記通信部に接続されると共に前記車両用電力線にコンデンサを介して接続された第2の結合器と、をさらに備え、
    前記切り替え部は、前記複数の第1の結合器のいずれか一つを選択して接続される、
    請求項に記載の車両充電装置。
  5. 前記通信部で受信された信号を解読する信号処理部、をさらに備える、
    請求項1〜4のいずれかに記載の車両充電装置。
  6. 前記切り替え部は、前記通信部が受信した信号の強度に基づいて前記一対の導線を選択する、
    請求項1〜5のいずれかに記載の車両充電装置。
  7. 前記切り替え部は、前記通信部が受信した信号の誤り率に基づいて前記一対の導線を選択する、
    請求項1〜5のいずれかに記載の車両充電装置。
  8. 前記切り替え部は、前記通信部が受信した信号の通信速度に基づいて前記一対の導線を選択する、
    請求項1〜5のいずれかに記載の車両充電装置。
  9. 前記制御部は、
    前記通信部が前記通信装置から充電許可の信号を受信した場合は、前記電力線接続部を接続状態に制御し、
    前記通信部が前記通信装置から充電不許可の信号を受信した場合は、前記電力線接続部を切断状態に制御する、
    請求項2に記載の車両充電装置。
  10. 前記切り替え部によって選択された一対の導線と前記通信装置に対応するアドレス情報の対応を記憶する記憶部、をさらに備え、
    前記通信部は、前記通信装置から送信された信号から前記アドレス情報を読み取り、
    前記切り替え部は、前記通信部が読み取った前記アドレス情報に基づいて、前記一対の導線を切り替える、
    請求項1に記載の車両充電装置。
  11. 前記通信部は、前記通信装置に対して通信確立のための問い合わせ信号を送信し、前記問い合わせ信号に対する応答として、前記通信装置から送信された信号を受信する、
    請求項1〜10いずれかに記載の車両充電装置。
  12. 少なくとも3つの導線を含む電力線を介して電力線通信を行う通信装置と通信を行うと共に、車両へ充電を行う車両充電方法であって、
    前記電力線のうちの一対の導線を順次切り替え、
    前記切り替えられた一対の導線を介して、前記通信装置から送信された信号を受信し、
    前記受信した信号に基づいて、前記電力線の中から前記一対の導線を選択する、
    車両充電方法。
  13. 前記通信装置に対して通信確立のための問い合わせ信号を送信し、前記問い合わせ信号に対する応答として、前記通信装置から送信された信号を受信する、
    請求項12に記載の車両充電方法。
  14. 請求項1〜11のいずれかに記載の車両充電装置と、
    少なくとも3つの導線を含む電力線に接続された通信装置と、を備え、
    前記車両充電装置は、前記通信装置から送信された信号に基づいて車両へ充電を行う、
    車両充電システム。
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