特開 2015-207817 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-207817(P2015-207817A)

(43)【公開日】2015年11月19日

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/50 20060101AFI20151023BHJP

   H03H 7/06 20060101ALI20151023BHJP

   H03H 7/09 20060101ALI20151023BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20151023BHJP

   B60L 11/18 20060101ALN20151023BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/50

   H03H7/06

   H03H7/09 A

   H02J7/00 P

   B60L11/18 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-85519(P2014-85519)

(22)【出願日】2014年4月17日

(71)【出願人】

【識別番号】395011665

【氏名又は名称】株式会社オートネットワーク技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 隆史

(72)【発明者】

【氏名】二井 和彦

(72)【発明者】

【氏名】萩原 剛志

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

5J024

5K046

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503FA03

5G503FA06

5G503GD03

5G503GD04

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125CC06

5H125FF11

5J024AA01

5J024CA06

5J024DA01

5J024DA25

5J024EA01

5J024EA03

5J024EA08

5K046AA01

5K046BA03

5K046BB05

5K046CC02

5K046CC26

(57)【要約】

【課題】信号を送受信する２本の電線の平衡度を高くすることができる通信装置を提供する。
【解決手段】プラグインハイブリッド自動車又は電気自動車等の車輌４は、バッテリ４１を充電するための低周波数帯域の充電制御信号と、車輌４の認証又は充電に対する課金管理等のための高周波数帯域の通信信号とが重畳された重畳信号を送受信する通信装置４４を備える。通信装置４４は、コモンモードノイズフィルタ６０によってコモンモードノイズが除去された重畳信号を、ＬＰＦ５０及びＢＰＦ６２に通過させることにより、充電制御信号を充電制御装置４３へ、通信信号を通信部６６へ夫々出力する構成となっているため、制御線４７と接地線４８とのインピーダンスの平行度を高く保ったまま、分岐を設けることができ、コモンモードノイズを効率よく除去できる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１信号と、該第１信号とは異なり直流成分を含む周波数帯域の第２信号とが重畳された重畳信号を送受信する通信装置において、
前記重畳信号からコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ除去部と、
該コモンモードノイズ除去部によってコモンモードノイズが除去された信号から前記第２信号を抽出するローパスフィルタと
を備えることを特徴とする通信装置。

【請求項2】

前記ローパスフィルタは並列に接続されたコイル及び抵抗器を有することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、周波数帯域の異なる複数の信号を共通の電線に重畳して送受信する通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プラグインハイブリッド自動車及び電気自動車が普及している。これらの車輌の普及に伴って、車輌のバッテリに充電するため、例えば充電スタンドに設置される商用の充電装置の整備が必要とされている。商用充電装置においては、バッテリの充電機能の他に、車輌の認証機能又は電力の供給量に応じて課金するための課金情報送受信機能等を備える必要がある。

【0003】

このため、前述の様な充電装置の中には、ＣＰＬＴ（コントロールパイロット）信号といった充電制御信号及び、認証又は課金管理等に必要な通信信号を送受信する通信装置を備えるものがある。特許文献１には、周波数帯域が異なる複数の信号を２本の電線を介して送受信する通信装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２２７８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

２本の電線を用いた通信においては、２本の電線上を伝送される信号に外部から混入する２本の電線上をコモンモードで伝導するコモンモードノイズの影響により、誤った信号が送受信されることがあるという問題がある。このため、特許文献１の通信装置には、コモンモードチョークコイルによって構成され、２本の電線上のコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ除去部を備える。コモンモードノイズ除去部は、２本の電線上をコモンモードで伝導するノイズを除去する。しかし、２本の電線のインピーダンスが互いに異なる場合、コモンモードで伝導するノイズの振幅が互いに異なるため、一部の成分がノーマルモードノイズとしてコモンモードノイズ除去部を通過する。このような通信装置においては、コモンモードノイズを効率的に除去するために、コモンモードノイズ除去部に接続されコモンモードノイズが乗った重畳信号が伝送される２本の電線の平衡度を高く保つ必要がある。

【0006】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信号が伝送される２本の電線の平衡度を高くすることができる通信装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る通信装置は、第１信号と、該第１信号とは異なり直流成分を含む周波数帯域の第２信号とが重畳された重畳信号を送受信する通信装置において、前記重畳信号からコモンモードノイズを除去するコモンモードノイズ除去部と、該コモンモードノイズ除去部によってコモンモードノイズが除去された信号から前記第２信号を抽出するローパスフィルタとを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明に係る通信装置にあっては、第１信号と、第１信号とは異なった周波数帯域であって直流成分を含む周波数帯域の第２信号とが重畳された重畳信号を送受信する。コモンモードノイズ除去部は、例えばコモンモードチョークコイルにより構成され、重畳信号からコモンモードノイズを除去する。ローパスフィルタは、コモンモードノイズ除去部によってコモンモードノイズが除去された信号から第２信号を抽出する。

【0009】

以上の構成においては、コモンモードノイズが除去された信号から第１信号も抽出することになり、装置間を接続する２本の電線に分岐を設ける必要がないため、当該２本の電線の平衡度を高くすることが可能である。したがって、コモンモードノイズ除去部を通過するノーマルモードノイズの影響を小さくすることができる。

【0010】

本発明に係る通信装置は、前記ローパスフィルタは並列に接続されたコイル及び抵抗器を有することを特徴とする。

【0011】

本発明に係る通信装置にあっては、ローパスフィルタは並列に接続されたコイル及び抵抗器を備える。コイルは、入力された重畳信号の高周波成分を減衰させることにより重畳信号から第２信号を抽出する。抵抗器は、信号波形の立ち上がり又は立ち下がりにより引き起こされる振動ノイズを減衰させる。したがって、第２信号をより誤りなく受信することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、信号が伝送される２本の電線の平衡度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の形態に係る給電システムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る通信装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

図１は本発明の実施の形態に係る給電システム１の構成を示すブロック図である。この給電システム１は、給電装置２、給電装置２に接続されている充電ケーブル３、及び車輌４を備えている。充電ケーブル３は、車輌４に着脱可能に接続される充電コネクタ３０を端部に有する。車輌４はプラグインハイブリッド自動車又は電気自動車等であって、充電ケーブル３の充電コネクタ３０に着脱可能に接続されるインレット４０と、バッテリ４１とを有する。

【0016】

給電装置２は例えば給電スタンドに設置されている。給電装置２は、充電ケーブル３の充電コネクタ３０が車輌４のインレット４０に接続された状態で、充電ケーブル３を介して車輌４のバッテリ４１に給電する。

【0017】

充電ケーブル３は、２本の給電線３１，３２と、車輌４に搭載されたバッテリ４１の充電制御に用いる充電制御信号、例えばＣＰＬＴ信号が伝送される制御線３３と、接地用の導線である接地線３４とを内包している。給電線３１，３２、制御線３３及び接地線３４夫々の一端は充電コネクタ３０に接続されている。給電線３１，３２、制御線３３及び接地線３４夫々は電線である。

【0018】

給電装置２は、２本の給電線３１，３２夫々の他端間に接続される交流電源２０と、充電制御信号を送信する充電制御部２１と、通信信号の送受信を行う通信機２２とを有する。通信機２２は制御線３３及び接地線３４夫々の他端に接続されており、充電制御部２１は通信機２２を介して制御線３３に接続されている。更に、接地線３４は給電装置２内で接地電位に接続されており、充電制御部２１及び通信機２２も接地電位に接続されている。

【0019】

車輌４は、インレット４０及びバッテリ４１の他に、バッテリ４１への充電を行う充電装置４２、充電制御信号を受信する充電制御装置４３、及び通信信号の送受信を行う通信装置４４を有する。インレット４０には、２本の給電線４５，４６、充電制御信号を伝播する制御線４７、及び、接地用の導線である接地線４８夫々の一端が接続されている。

【0020】

充電装置４２は、２本の給電線４５，４６夫々の他端と、バッテリ４１の正極端子とに各別に接続されている。充電制御装置４３は通信装置４４に接続しており、通信装置４４を介して制御線４７に接続している。通信装置４４は、制御線４７及び接地線４８夫々の他端に接続している。バッテリ４１の負極端子、充電装置４２、充電制御装置４３、通信装置４４及び接地線４８夫々はボディアースされている。給電線４５，４６、制御線４７及び接地線４８は電線である。

【0021】

充電ケーブル３の充電コネクタ３０が車輌４のインレット４０に接続された場合、２本の給電線３１，３２夫々の一端が２本の給電線４５，４６の一端に接続され、更に、制御線３３の一端が制御線４７の一端に接続され、接地線３４の一端が接地線４８の一端に接続される。

【0022】

充電ケーブル３の充電コネクタ３０が車輌４のインレット４０に接続された場合、給電装置２の交流電源２０は給電線４５，４６を介して交流電圧を充電装置４２に印加する。充電装置４２は、交流電源２０によって印加された交流電圧を直流電圧に整流し、整流した直流電圧をバッテリ４１に印加する。これにより、バッテリ４１は電力を蓄える。バッテリ４１は、蓄えた電力を例えば車輌４に搭載されている図示しない負荷に供給する。

【0023】

給電装置２の充電制御部２１は、例えば、充電制御に関する国際規格に準拠した給電側の回路である。充電制御部２１は、車輌４の充電制御装置４３に充電制御信号を送信すること、及び、充電制御装置４３によって変更される充電制御信号の振幅を監視することによって接続確認及び通信開始等の充電制御を行う。充電制御部２１は、接地線３４の電位を基準とした電圧を制御線３３に印加することによって直流成分を含む低周波数帯域の充電制御信号を送信する。

【0024】

車輌４の充電制御装置４３は、例えば、充電制御に関する国際規格に準拠した車輌側の回路である。充電制御装置４３は、給電装置２の充電制御部２１と通信可能となった場合、充電制御部２１から受信した充電制御信号に基づいて充電装置４２によるバッテリ４１への充電を制御する。充電制御装置４３は、充電制御部２１と同様に、接地線４８の電位を基準とした制御線４７の電圧を検出することによって充電制御信号を受信する。また、充電制御装置４３は、制御線４７及び接地線４８間のインピーダンスを変化させることによって、充電制御信号の振幅を変更する。

【0025】

また、充電制御装置４３は、バッテリ４１の充電制御に関する充電制御情報、例えば、充電装置４２がバッテリ４１に充電した充電量を示す情報を通信装置４４に出力する。

【0026】

充電ケーブル３の充電コネクタ３０が車輌４のインレット４０に接続された場合、給電装置２の通信機２２は、制御線３３及び接地線３４を伝送媒体として、周波数帯域が充電制御信号と異なる通信信号の送受信を車輌４の通信装置４４と行い、インバンド通信を実行する。通信信号の周波数帯域は、例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚである。通信機２２は、接地線３４における電位を基準とした電圧を制御線３３に印加することによって通信信号を送信し、接地線３４における電位を基準とした制御線３３の電圧を検出することによって通信信号を受信する。

【0027】

充電制御部２１は、重畳信号を図示しないＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、ローパスフィルタ）に通過させることによって、充電制御信号を抽出し、抽出した充電制御信号を受信する。通信機２２は、重畳信号を、透過する信号の周波数帯域が例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚである図示しないＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、バンドパスフィルタ）に通過させることによって通信信号を抽出し、抽出した通信信号を受信する。

【0028】

通信機２２は、通信信号を送受信することによって、車輌認証、充電管理又は課金管理等を行うための情報の受け渡しを車輌４の通信装置４４と行う。

【0029】

車輌４の通信装置４４は、制御線４７及び接地線４８を伝送媒体として通信信号の送受信を給電装置２の通信機２２と行う。通信装置４４は、通信機２２と同様に、接地線４８における電位を基準とした電圧を制御線４７に印加することによって通信信号を送信し、接地線４８における電位を基準とした制御線４７の電圧を検出することによって通信信号を受信する。

【0030】

以上のように、通信装置４４は、制御線４７及び接地線４８を伝送媒体として、周波数帯域が充電制御信号と異なる通信信号の送受信を行うことによってインバンド通信を実行する。充電制御部２１が充電制御装置４３に充電制御信号を送信し、通信機２２が通信装置４４と通信信号を送受信することによって、充電制御信号と通信信号が重畳した重畳信号が制御線３３及び接地線３４を介して伝送される。ここで、通信信号が特許請求の範囲に記載の第１信号に、充電制御信号が特許請求の範囲に記載の第２信号に夫々相当する。

【0031】

通信装置４４は、充電制御装置４３から入力された充電制御情報が示す内容に基づいて通信信号を送受信することによって、車輌認証、充電管理又は課金管理等を行うための情報の受け渡しを給電装置２の通信機２２と行う。

【0032】

図２は本発明の実施の形態に係る通信装置４４の構成を示すブロック図である。

【0033】

通信装置４４は、ＬＰＦ５０、コモンモードノイズフィルタ６０、絶縁トランス６１、ＢＰＦ６２、保護回路６３，６４、変換回路６５及び通信部６６を有する。充電制御装置４３は、コンデンサＣ３を有する。

【0034】

通信装置４４のコモンモードノイズフィルタ６０は２つのコイルを有し、それらのうち一方のコイルの一端は制御線４７の他端に接続され、他方のコイルの一端は接地線４８の他端に接続されている。インレット４０と、コモンモードノイズフィルタ６０との間に接続される制御線４７及び接地線４８は略平行又は平行に配置されている。

【0035】

コモンモードノイズフィルタ６０が有する２つのコイル夫々の他端は、コンデンサＣ１，Ｃ２夫々の一端に接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２夫々の他端間には、絶縁トランス６１の一方のコイルが接続されている。絶縁トランス６１の他方のコイルにおける両端は、ＢＰＦ６２に接続されると共に保護回路６３にも接続されている。ＢＰＦ６２は更に保護回路６４に接続されている。保護回路６３，６４夫々は変換回路６５に接続されており、変換回路６５は更に通信部６６に接続されている。通信部６６は更に充電制御装置４３に接続されている。

【0036】

コモンモードノイズフィルタ６０の一方のコイルの他端、より詳しくは、コモンモードノイズフィルタ６０とコンデンサＣ１との間の接続ノードが、ＬＰＦ５０の一端に接続されている。また、ＬＰＦ５０の他端は充電制御装置４３、より詳しくは充電制御装置４３のコンデンサＣ３の一端に接続されている。コンデンサＣ３の他端は接地されている。

【0037】

コモンモードノイズフィルタ６０が有する２つのコイルは所謂コモンモードチョークコイルであって、互いに反対方向に巻かれている。コモンモードノイズフィルタ６０に、制御線４７及び接地線４８夫々を介してコモンモードノイズが伝導した場合、コモンモード電流によってコイル内に発生する磁束が足し合わされることによりコイルが高インピーダンスとなり、コモンモードノイズを除去する。一方、コモンモードノイズフィルタ６０にノーマルモード電流が流れた場合、コイル内に発生する磁束は互いに打ち消し合うため、コイルは低インピーダンスとなる。したがって、コモンモードノイズフィルタ６０は、特許請求の範囲に記載のコモンモードノイズ除去部に相当する。

【0038】

通信部６６には充電制御情報が充電制御装置４３から入力されている。通信部６６は、入力された充電制御情報が示す内容に基づいて通信信号を送受信することによって、車輌認証、充電管理、又は課金管理等を行うための情報の受け渡しを給電装置２の通信機２２と行う。

【0039】

コモンモードノイズフィルタ６０は、制御線４７及び接地線４８上を伝送される重畳信号からコモンモードノイズを除去し、コモンモードノイズを除去した信号をコンデンサＣ１，Ｃ２夫々の一端に出力する。コンデンサＣ１，Ｃ２は、コモンモードノイズフィルタ６０がコモンモードノイズを除去した信号の直流成分を除去し、直流成分を除去した信号を、絶縁トランス６１における一方のコイルの両端に出力する。絶縁トランス６１は、一方のコイルの両端に入力された信号を、差動信号に変換し、変換した差動信号をＢＰＦ６２に出力する。

【0040】

ＢＰＦ６２は、絶縁トランス６１が出力した差動信号から所定の周波数帯域、例えば２ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの周波数帯域の通信信号を抽出し、抽出した通信信号を保護回路６４を介して変換回路６５に出力する。保護回路６４は、サージ電圧、過電流及び過電圧等から変換回路６５を保護する回路である。

【0041】

変換回路６５は、保護回路６４を介してＢＰＦ６２から入力された通信信号を「１」及び「０」によって構成されるビット列の通信信号に変換し、変換したビット列の通信信号を通信部６６に出力する。これにより、通信部６６は、車輌認証、充電管理、又は課金管理等を行うための情報を受信する。

【0042】

通信部６６には、充電制御装置４３から充電制御情報が入力される。通信部６６は、入力された充電制御情報に基づいて、車輌認証、充電管理、又は課金管理等を行うための情報を給電装置２の通信機２２に渡すため、「１」及び「０」によって構成されるビット列の通信信号を変換回路６５に出力する。変換回路６５は、通信部６６から入力されたビット列の通信信号を差動信号に変換し、差動信号に変換された通信信号を、保護回路６３を介して絶縁トランス６１の他方のコイルの両端に出力する。保護回路６３は、保護回路６４と同様に、サージ電圧、過電流及び過電圧等から変換回路６５を保護する回路である。

【0043】

絶縁トランス６１は、変換回路６５により差動信号に変換された通信信号を、一方のコイルにおけるコンデンサＣ２側の電位を基準とした通信信号に変換し、コンデンサＣ１，Ｃ２及びコモンモードノイズフィルタ６０を介してインレット４０に出力する。このとき、通信装置４４から出力される通信信号は、接地線４８の電位を基準とした電圧で表された通信信号である。通信装置４４が出力した通信信号と充電制御装置４３が出力した充電制御信号とが重畳された重畳信号は、インレット４０から給電装置２へ送信される。

【0044】

ＬＰＦ５０は、並列に接続されたコイルＬ１及び抵抗器Ｒ１を有する。コイルＬ１は、入力された重畳信号の高周波成分を減衰させることにより重畳信号から低周波成分の充電制御信号を抽出することができる。更に、コイルＬ１は、充電制御装置４３のコンデンサＣ３と共に回路を形成することにより、より高次のフィルタとして機能する。また、抵抗器Ｒ１は、信号波形の立ち上がり又は立ち下がりにより引き起こされる振動ノイズを減衰させるダンピング抵抗として機能する。ＬＰＦ５０は抽出した充電制御信号を充電制御装置４３へ出力する。充電制御装置４３は、コンデンサＣ３の両端の電圧を検出することにより、充電制御信号を受信する。

【0045】

以上のように通信装置４４が構成された場合、制御線４７及び接地線４８は互いに平行又は略平行に設置されているので、外部からノイズが混入した場合、制御線４７及び接地線４８における電位は同様に変動する。したがって、制御線４７及び接地線４８によって構成される伝送路の平衡度は高い。また、前述の理由により、制御線４７に分岐を設ける必要がない。したがって、制御線４７と接地線４８のインピーダンスを略同じにすることができるため、制御線４７と接地線４８との平衡度を更に高くすることができる。これにより、制御線４７及び接地線４８上を伝送される重畳信号に外部から混入したコモンモードノイズが、コモンモードノイズフィルタ６０により効率的に除去される。

【0046】

尚、給電装置２の通信機２２を、本発明の通信装置４４と同様の構成としてもよい。この場合、制御線３３に分岐を設ける必要がないため、制御線４７と制御線４８についてと同様、制御線３３と接地線３４との平衡度も高くすることができる。

【0047】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0048】

１ 給電システム
２ 給電装置
２０ 交流電源
２１ 充電制御部
２２ 通信機
３ 充電ケーブル
３０ 充電コネクタ
３１，３２ 給電線
３３ 制御線
３４ 接地線
４ 車輌
４０ インレット
４１ バッテリ
４２ 充電装置
４３ 充電制御装置
４４ 通信装置
４５，４６ 給電線
４７ 制御線
４８ 接地線
５０ ＬＰＦ
６０ コモンモードノイズフィルタ
６１ 絶縁トランス
６２ ＢＰＦ
６３，６４ 保護回路
６５ 変換回路
６６ 通信部
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ
Ｌ１ コイル
Ｒ１ 抵抗器

【図1】

【図2】