JP2013115724A - Charging system and on-vehicle system - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、給電装置と、該給電装置から給電される蓄電装置を搭載した車両とを給電線で接続し、該給電線を媒体として通信信号を伝送する充電システム及び車載システムに関する。 The present application relates to a charging system and an in-vehicle system in which a power feeding device and a vehicle equipped with a power storage device fed from the power feeding device are connected by a power feeding line and a communication signal is transmitted using the power feeding line as a medium.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles that are equipped with devices such as a motor and a battery and run by driving the motor with electric power stored in the battery have begun to spread. The electric vehicle charges the battery by supplying power from an external power supply device. Moreover, even if it is a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle that can charge a battery from an external power supply device has been put into practical use. 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.
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、充電制御のための情報、及び、充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。 When commercializing electric vehicles that require power supply from the outside, such as electric vehicles and hybrid vehicles, information for charging control and communication information for managing charge amount or billing are exchanged between the vehicle and the power supply device. A communication function for transmitting and receiving data is required.
そこで、給電線に通信信号を重畳することにより、車両及び給電装置の間で通信を行う電力線通信等の通信の規格化が進められている(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, standardization of communication such as power line communication in which communication is performed between the vehicle and the power supply apparatus is being performed by superimposing a communication signal on the power supply line (see, for example, Patent Document 1).
図7は、規格化が進められている電力線通信の構成例を示す説明図である。図7中1000は、車両であり、車両1000は、給電装置2000からの給電に際し、充電ケーブル3000にて接続される。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及び接地用の導線である接地線3003を内包している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of power line communication that is being standardized. In FIG. 7,
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3004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。
One end of the
給電装置2000は、交流電力を供給する電力供給部2001と、通信信号の送受信を行う通信部2002と、給電線3001、3002に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部2003とを備えている。
The
そして、重畳分離部2003は、給電線3001、3002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2003が、通信部2002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2002に入力することで、通信部2002の通信が行われる。
Then, the superimposing / separating
車両1000は、受電コネクタ1001と、蓄電装置1002と、蓄電装置1002に対する充電を行う充電装置1003と、通信信号の送受信を行う通信装置1004と、給電線3001、3002に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器1005とを備えている。
そして、重畳分離器1005は給電線3001、3002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1005が、通信装置1004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1004に入力することで、通信装置1004の通信が行われる。
The superimposing / separating
さらに、最近では、このような電気自動車等の車両を電力源として使用することについても検討され始めている。 Furthermore, recently, the use of such a vehicle such as an electric vehicle as a power source has begun to be studied.
しかしながら、電力線通信の実行時に車両を電力源として電力負荷を接続し、使用する場合には、電力負荷の使用が電力線通信に悪影響を及ぼし、通信品質を低下させる虞があるという問題がある。 However, when a power load is connected and used with the vehicle as a power source during execution of power line communication, there is a problem that the use of the power load may adversely affect the power line communication and may reduce the communication quality.
また、電力線通信が、車両を電力源とする電力負荷に対してノイズの混入等の悪影響を及ぼし、これにより電力負荷に誤動作が生じる虞があるという問題がある。 In addition, there is a problem that power line communication has an adverse effect such as noise mixing on a power load using a vehicle as a power source, which may cause a malfunction in the power load.
本発明は斯かる事情に鑑みて成されたものであり、給電線から電力負荷の接続に用いる給電支線を分岐し、かつ、給電支線に通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段を設ける。これにより、給電に係る電力を他の電力負荷にて使用することを可能としながらも、通信品質の低下、電力負荷の誤動作等の異常が生じる可能性を低減することが可能な充電システム及び車載システムの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a power supply branch line used for connection of a power load is branched from the power supply line, and a cutoff means for cutting off a signal in a band related to a communication signal is provided in the power supply branch line. . As a result, a charging system and an in-vehicle device capable of reducing the possibility of occurrence of an abnormality such as a deterioration in communication quality or malfunction of the power load while allowing the power related to the power supply to be used by another power load The purpose is to provide a system.
本発明に係る充電システムは、給電装置と、該給電装置から給電される蓄電装置を搭載した車両とを給電線で接続し、該給電線を媒体として通信信号を伝送する充電システムにおいて、前記給電線から分岐する給電支線と、該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。 The charging system according to the present invention is a charging system in which a power feeding device and a vehicle equipped with a power storage device fed from the power feeding device are connected by a power feeding line, and a communication signal is transmitted using the power feeding line as a medium. A power supply branch that branches from the electric wire, a connection that is provided in the power supply branch and is capable of connecting a power load, and a blocking means that is interposed in the power supply branch and blocks a signal in a band related to the communication signal. It is characterized by providing.
本発明に係る充電システムは、前記遮断手段は、チョークコイルであることを特徴とする。 The charging system according to the present invention is characterized in that the blocking means is a choke coil.
本発明に係る車載システムは、車両に搭載された蓄電装置への給電に用いる給電線を媒体として、通信信号を伝送する車載システムにおいて、前記給電線から分岐する給電支線と、該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段とを備えることを特徴とする。 An in-vehicle system according to the present invention is an in-vehicle system that transmits a communication signal using a power supply line used for power supply to a power storage device mounted on a vehicle as a medium, and a power supply branch that branches from the power supply line, and is provided in the power supply branch. And a connection unit capable of connecting an electric power load, and a blocking means interposed in the power supply branch line and blocking a signal in a band related to the communication signal.
本発明では、遮断手段により、通信信号が給電支線を介して電力負荷へ流出することを防止することが可能である。 In the present invention, it is possible to prevent the communication signal from flowing out to the electric power load through the feeder branch line by the blocking means.
本発明に係る充電システム及び車載システムでは、遮断手段により、通信信号が電力負荷へ流入することを防止するため、通信信号の減衰による通信品質の低下等の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。 In the charging system and the in-vehicle system according to the present invention, the interruption means prevents the communication signal from flowing into the power load, so that it is possible to prevent the occurrence of an abnormality such as a decrease in communication quality due to the attenuation of the communication signal. There are excellent effects.
また、通信信号の混入により、電力負荷が誤動作を起こす等の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。 In addition, it is possible to prevent the occurrence of an abnormality such as a malfunction of the power load due to mixing of communication signals.
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。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
図1は、本発明に係る充電システムの構成例を示す説明図である。図1は、本発明の充電システムを、電気自動車、プラグインハイブリッド車等の車両1が備えるバッテリ等の蓄電装置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。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of a charging system according to the present invention. FIG. 1 shows an example in which the charging system of the present invention is applied to a form in which a
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2本の給電線31、32及び接地用の導線である接地線33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、及び接地線33の端部に設けられた接続端子30a、30b、30cが、受電コネクタ11内に設けられた接続端子11a、11b、11cと接触し、図1に例示する回路構成となる。
The
給電線31、32は、交流電圧が印加されるAC線である。また、給電線31、32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、給電線31、32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。
The
給電装置2は、交流電力を供給する電力供給部20と、通信信号の送受信を行う通信部21と、給電線31、32に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部22とを備えている。
The
電力供給部20には、給電線31、32及び接地線33の一端が接続されている。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及び接地線33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及び接地線33として説明する。
One end of
重畳分離部22は、給電線31、32から夫々分岐した分岐線310、320に夫々コンデンサ310a、320aを介して接続されており、カップリングトランス(電磁誘導式の信号変換器)等の回路を用いて構成される。図1に示す例において、重畳分離部22は、コンデンサ310a、320aを介して給電線31、32に接続される一次コイル220と、一次コイル220に電磁的に結合される二次コイル221とを備える。また、二次コイル221は、通信部21に接続されている。
The superimposing / separating
重畳分離部22は、給電線31、32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22が、通信部21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21に入力することで、給電線31、32を媒体とした通信信号の送受信による通信部21の通信が行われる。
The superposition /
車両1は、蓄電装置10及び受電コネクタ11の他、蓄電装置10に対する充電を行う充電装置12と、通信信号の送受信を行う通信装置13と、給電線31、32に対して通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離器14とを備えている。
In addition to the
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、及び接地線33の他端に夫々設けられた接続端子30a、30b、30cが、受電コネクタ11内に設けられた接続端子11a、11b、11cと接続される。
By connecting the
受電コネクタ11内には、接続端子11a、11b、11cを介して給電線31、32及び接地線33に接続される内部配線111、112、113が設けられている。給電線31、32に接続された内部配線111、112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により蓄電装置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113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及び蓄電装置10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、各内部配線及びAC線をも含めて、給電線31、32及び接地線33として説明する。
In the
給電線31、32(内部配線111、112)の途中から、分岐線114、115が分岐している。分岐線114、115には、夫々コンデンサ114a、115aが介装され、重畳分離器14に接続されている。コンデンサ114a、115aは、通信信号に用いられる帯域の信号を透過するハイパスフィルタ等の機能を有する。
重畳分離器14は、分岐線114、115に接続される一次コイル140と、一次コイル140に電磁的に結合される二次コイル141とを備えるカップリングトランス等の回路である。なお、二次コイル141は、通信装置13に接続されている。
The
重畳分離器14は、分岐線114、115を介して給電線31、32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14が、通信装置13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13に入力することで、給電線31、32を媒体とした通信信号の送受信による通信装置13の通信が行われる。
The
通信装置13は、給電装置2と各種通信信号を送受信するための機能を備え、一対の通信線により、重畳分離器14と接続されている。
The communication device 13 has a function for transmitting and receiving various communication signals to and from the
さらに、受電コネクタ11において、給電線31、32(内部配線111、112)からは給電支線116、117が分岐しており、給電支線116、117の先端には電力負荷を接続することが可能な接続部118が設けられている。接続部118は、家庭用電化製品等の電力負荷のプラグを挿入することが可能な家庭用コンセントとして構成されている。また、給電支線116、117には、通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段としてローパスフィルタ116a、117aが介装されている。
Further, in the
接続部118は、例えば、受電コネクタ11において、給電時に、外部に露出する位置に配設されており、給電に係る電力を他の電力負荷に供給する。また、給電線31、32を介して供給される電力と、給電支線116、117を介して接続部118から供給する電力とに差異がある場合、適宜、トランス、コンバータ等の変換器が設けられる。なお、図1では、受電コネクタ11に接続部118を設ける例を示しているが、本発明はこれに限らず、受電コネクタ11外に接続部118を配設するようにしても良い。
For example, in the
給電支線116、117に介装されるローパスフィルタ116a、117aについて説明する。ローパスフィルタ116a、117aとしては、チョークコイルが用いられる。但し、必ずしもチョークコイルである必要はなく、通信信号に係る帯域でハイインピーダンスとなる素子又は回路であれば良く、耐電圧の高いインダクタンス素子、耐電圧の高いインダクタンス素子と抵抗とを並列に接続した回路等の様々な素子又は回路を用いることが可能である。また、ローパスフィルタ116a、117aを、受電コネクタ11に一体化して形成することにより、個別に形成した場合と比べて小型化を実現することができ、車載給電口として配設する際の車両1内の省スペース化を図ることができる。
The low-pass filters 116a and 117a interposed in the power
図2は、通信信号の伝送経路における減衰特性の一例を示すグラフである。図2は、横軸に周波数をとり、縦軸に伝送経路における通信信号の減衰特性を信号比でとって、その関係を示したものである。図2では、電力負荷として、電力消費量が比較的大きい家庭用ドライヤーを接続部118に接続した場合における通信信号の減衰特性を示すグラフであり、太線が電力負荷を接続しない場合を示し、細線が電力負荷を接続した場合を示している。
FIG. 2 is a graph showing an example of attenuation characteristics in the transmission path of communication signals. In FIG. 2, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the relationship between the attenuation characteristics of communication signals in the transmission path and the signal ratio. FIG. 2 is a graph showing the attenuation characteristic of a communication signal when a household dryer with a relatively large amount of power consumption is connected to the
通信信号に用いられる周波数の帯域としては、30kHz〜450kHzの帯域が低速通信用のG3帯域として割り当てられており、また、2MHz〜30MHzの帯域が高速通信用のHPGP帯域として割り当てられている。図2に示すように、家庭用ドライヤーの様な電力消費量が比較的大きい電力負荷を接続した場合、HPGP帯域では、その影響をあまり受けていないが、G3帯域では、最大で約5dBの低下がみられる。 As a frequency band used for communication signals, a band of 30 kHz to 450 kHz is allocated as a G3 band for low speed communication, and a band of 2 MHz to 30 MHz is allocated as a HPGP band for high speed communication. As shown in FIG. 2, when a power load with a relatively large power consumption such as a household dryer is connected, the HPGP band is not affected so much, but the G3 band has a maximum reduction of about 5 dB. Is seen.
このように接続された電力負荷のインピーダンスに起因して、通信装置13まで伝送すべき通信信号が減衰することを抑制する機能を有するのが、給電支線116、117に介装されるローパスフィルタ116a、117aである。そして、ローパスフィルタ116a、117aにて、通信信号の減衰を抑制することにより、電力線通信に係る通信品質の低下を防止するという効果が見込まれる。また、接続部118に接続した電力負荷に対し、通信信号がノイズとなって誤動作等の悪影響が生じる可能性を低減することが可能である。
The low-pass filter 116a interposed in the
次にローパスフィルタ116a、117aによる効果の例を簡易等価回路を用いたシミュレーションテストを例に説明する。図3〜図5は、本発明の充電システムに対する簡易等価回路の一例を示す回路図である。図3〜図5において、電源V1は、図1を用いて説明した本発明の充電システムにおける電力供給部20に対応する。同様にして、5nFのコンデンサC1は、給電装置2に対応し、5nFのコンデンサC2は、車両1に対応する。また、1kΩの抵抗R1は、通信装置13に対応する。さらに、100nFのコンデンサC3は、電力負荷に対応し、100μHのチョークコイルL1は、ローパスフィルタ116a、117aに対応する。
Next, an example of the effect of the low-pass filters 116a and 117a will be described using a simulation test using a simple equivalent circuit as an example. 3 to 5 are circuit diagrams showing examples of simple equivalent circuits for the charging system of the present invention. 3-5, the power supply V1 respond | corresponds to the electric
図3は、電力負荷を接続していない場合の簡易等価回路、図4は、電力負荷を接続した場合の簡易等価回路、そして、図5は、ローパスフィルタを介して電力負荷を接続した場合の簡易等価回路を示している。また、車両側の抵抗R1に対し、検出器VDBにより、電圧を測定し、伝送路減衰特性を求めることとした。 3 is a simplified equivalent circuit when no power load is connected, FIG. 4 is a simplified equivalent circuit when a power load is connected, and FIG. 5 is a case where the power load is connected via a low-pass filter. A simple equivalent circuit is shown. In addition, with respect to the resistance R1 on the vehicle side, the voltage is measured by the detector VDB, and the transmission path attenuation characteristic is obtained.
図6は、本発明の充電システムに対する簡易等価回路におけるシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図6は、横軸に周波数をとり、縦軸に検出器VDBによる検出結果に基づく減衰特性を信号比でとって、その関係を示したものである。図6において、実線は、図3の簡易等価回路として示した電力負荷を接続しない場合、一点鎖線は、図4の簡易等価回路として示した電力負荷を接続した場合、そして、波線は、図5の簡易等価回路として示したローパスフィルタを介して電力負荷を接続した場合を減衰特性を示している。図6から明らかなように、電力負荷を接続することにより、通信信号が減衰する虞があるが、ローパスフィルタの介装により、その減衰を防止することができる。 FIG. 6 is a graph showing an example of a simulation result in a simple equivalent circuit for the charging system of the present invention. FIG. 6 shows the relationship in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents the attenuation characteristic based on the detection result by the detector VDB as a signal ratio. 6, the solid line indicates that the power load shown as the simple equivalent circuit in FIG. 3 is not connected, the alternate long and short dash line indicates the case where the power load indicated as the simple equivalent circuit in FIG. 4 is connected, and the wavy line in FIG. Attenuation characteristics are shown when a power load is connected through a low-pass filter shown as a simple equivalent circuit. As apparent from FIG. 6, there is a possibility that the communication signal is attenuated by connecting the power load. However, the attenuation can be prevented by interposing the low-pass filter.
このような簡易等価回路によるシミュレーションテストからも明らかなように、本発明に係る充電システムでは、通信信号が電力負荷へ流入することを防止するため、通信信号の減衰による通信品質の低下等の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。 As is clear from the simulation test using such a simple equivalent circuit, in the charging system according to the present invention, in order to prevent the communication signal from flowing into the power load, an abnormality such as a decrease in communication quality due to the attenuation of the communication signal is obtained. It is possible to prevent the occurrence of the occurrence of excellent effects.
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、前記実施の形態では、車両側に家庭用コンセント等の接続部を設ける形態を示したが、給電装置側に設ける等、適宜設計することが可能である。 The above embodiment only discloses a part of the myriad examples of the present invention, and can be appropriately designed in consideration of various factors such as purpose, application, and specifications. For example, in the above-described embodiment, a connection portion such as a household outlet is provided on the vehicle side. However, it is possible to design appropriately such as providing the connection portion on the power supply device side.
1 車両
10 蓄電装置
11 受電コネクタ
11a、11b、11c 接続端子
111、112、113 内部配線
114、115 分岐線
114a、115a コンデンサ
116、117 給電支線
116a、117a ローパスフィルタ(遮断手段)
118 接続部
12 充電装置
13 通信装置
14 重畳分離器
140 一次コイル
141 二次コイル
2 給電装置
20 電力供給部
21 通信部
22 重畳分離部
220 一次コイル
221 二次コイル
3 充電ケーブル
30 プラグ
30a、30b、30c 接続端子
31、32 給電線
310、320 分岐線
310a、320a コンデンサ
33 接地線
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記給電線から分岐する給電支線と、
該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、
前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする充電システム。 In a charging system for connecting a power feeding device and a vehicle equipped with a power storage device fed from the power feeding device with a power feeding line and transmitting a communication signal using the power feeding line as a medium,
A feeder branch that branches off from the feeder;
A connection portion provided in the power supply branch line and capable of connecting a power load;
A charging system comprising: a blocking unit that is interposed in the power supply branch line and blocks a signal in a band related to the communication signal.
前記給電線から分岐する給電支線と、
該給電支線に設けられ、電力負荷を接続することが可能な接続部と、
前記給電支線に介装され、前記通信信号に係る帯域の信号を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする車載システム。 In an in-vehicle system that transmits a communication signal using a power supply line used for power supply to a power storage device mounted on a vehicle as a medium,
A feeder branch that branches off from the feeder;
A connection portion provided in the power supply branch line and capable of connecting a power load;
A vehicle-mounted system comprising: a blocking unit that is interposed in the power supply branch line and blocks a signal in a band related to the communication signal.
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