特許 5876483 通信システム及び通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5876483

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】通信システム及び通信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/50 20060101AFI20160218BHJP

   H04L 25/03 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/50

   H04L25/03 B

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-524004(P2013-524004)

(86)(22)【出願日】2012年7月13日

(86)【国際出願番号】JP2012067960

(87)【国際公開番号】WO2013008921

(87)【国際公開日】20130117

【審査請求日】2015年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2011-155224(P2011-155224)

(32)【優先日】2011年7月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000183406

【氏名又は名称】住友電装株式会社

(73)【特許権者】

【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

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(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】萩原 剛志

(72)【発明者】

【氏名】小松 裕

(72)【発明者】

【氏名】泉 達也

(72)【発明者】

【氏名】二井 和彦

(72)【発明者】

【氏名】岡田 遼

(72)【発明者】

【氏名】高田 陽介

(72)【発明者】

【氏名】安藤 博哉

(72)【発明者】

【氏名】落合 勇太

(72)【発明者】

【氏名】釜賀 隆市

(72)【発明者】

【氏名】岩井 淳

(72)【発明者】

【氏名】宮下 之宏

(72)【発明者】

【氏名】中川 信之

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１０９８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／００７６２２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Peter Van den Bossche, et al.，Trends and Development Status of IEC Global Electric Vehicle Standards，Journal of Asian Electric Vehicle，日本，Asian Electric Vehicle Society，２０１０年１２月，Vol.8, No.2，pages.1409-1414，[検索日2012.07.13]，ＵＲＬ，http://www.union-services.com/aevs/1409-1414.pdf

【文献】 M.A.Mannah, et al.，Power Line communication over feeder cables in an Industrial environment，IEEE International Symposium on Power Line Communications and Its Applications, 2009. ISPLC 2009.，米国，IEEE，２００９年 ３月２９日，pages.255-260

【文献】 Cyriacus Bleijs，Low-cost charging systems with full communication capability.，EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium，ノルウェー，World Electric Vehicle Association，２００９年 ５月１３日，EVS-24 - Stavanger, Norway，pages.1-9，[検索日2012.07.13], インターネット<URL：http://www.ecs-five.ch/parkcharge/documents/low_cost.pdf>，ＵＲＬ，http://www.ecs-five.ch/parkcharge/documents/low_cost.pdf

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ３／５０

Ｈ０４Ｌ ２５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、
前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、
前記車両に設けられ、前記信号線間に第２帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部と、
前記出力回路と前記第１通信部との間に介装された第１低域通過フィルタと、
前記入力回路と前記第２通信部との間に介装された第２低域通過フィルタと
を備え、
前記出力回路は、出力キャパシタを備え、
前記第１低域通過フィルタは、
前記信号線に対して直列に接続される第１インダクタと、
該第１インダクタに並列に接続され、前記出力キャパシタ及び前記第１インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗と
を備え、
前記入力回路は、入力キャパシタを備え、
前記第２低域通過フィルタは、
前記信号線に対して直列に接続される第２インダクタと、
該第２インダクタに並列に接続され、前記入力キャパシタ及び前記第２インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗と
を備えることを特徴とする通信システム。

【請求項2】

前記第１及び第２低域通過フィルタは、
前記インダクタの一端側の信号線間にキャパシタ及び抵抗の直列回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記出力回路は、
１ｋＨｚの矩形波信号を出力するようにしてあり、
前記入力回路の入力側での前記矩形波信号の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が１０μｓ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の通信システム。

【請求項4】

所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に帯域通過フィルタを介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部と、
前記出力回路と前記通信部との間に介装された低域通過フィルタと
を備え、
前記出力回路は、出力キャパシタを備え、
前記低域通過フィルタは、
前記信号線に対して直列に接続されるインダクタと、
該インダクタに並列に接続され、前記出力キャパシタ及び前記インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗と
を備えることを特徴とする通信装置。

【請求項5】

前記矩形波信号を生成する生成部と、
前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した電圧に応じて、前記生成部で生成する矩形波信号を調整する調整部と
を備えることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。

【請求項6】

複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える通信装置において、
前記信号線間に帯域通過フィルタを介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部と、
前記入力回路と前記通信部との間に介装された低域通過フィルタと
を備え、
前記入力回路は、入力キャパシタを備え、
前記低域通過フィルタは、
前記信号線に対して直列に接続されるインダクタと、
該インダクタに並列に接続され、前記入力キャパシタ及び前記インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗と
を備えることを特徴とする通信装置。

【請求項7】

複数の抵抗を有し、抵抗値を調整可能な抵抗部と、
該抵抗部の電圧を変化させるため、該抵抗部の抵抗値を調整する調整部と
を備えることを特徴とする請求項６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、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と、該車両に給電するための給電装置との間の通信を行う通信システム及び該通信システムを構成する通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化に対応する技術として環境技術に注目が集まっている。このような環境技術としては、例えば、二次電池を搭載し、従来のようなガソリンを消費するエンジンに代えて駆動装置としてモータを採用した電気自動車や、ハイブリッド自動車などに関するものが実用化されている。

【0003】

このような電気自動車やハイブリッド自動車などの車両は、外部の給電装置に接続された充電プラグを車両に設けられた給電口のコネクタに接続して、車両の外部から二次電池を充電することができる構成となっている。

【0004】

車両に給電する際の車両と給電装置（充電スタンド）との間のインタフェースは、すでに規格化されている。例えば、給電装置側に設けられた出力回路と、車両側に設けられた入力回路との間でコントロールパイロット線と称される信号線を設け、出力回路から入力回路に対して所定の周波数の矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することにより、給電装置と車両との間で車両の充電状態などの情報を確認することができる（非特許文献１参照）。

【0005】

一方で、コントロールパイロット線に通信信号を重畳させて給電装置と車両との間で、さらに種々の情報の送受信を行うことができる通信システムも検討されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】SAE International(Society of Automotive EngineersInternational)、SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE、2010-01 （ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ・インターナショナル、サーフェイス ビークル リコメンディッド プラクティス、２０１０年１月）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、コントロールパイロット信号を送受信する出力回路及び入力回路の出力端及び入力端には、ノイズなどを除去するためのキャパシタを接続している。このため、コントロールパイロット線に通信信号を重畳させても、出力回路及び入力回路に設けられたキャパシタで通信信号が減衰してしまい、通信速度の低下又はノイズ耐性の低下が懸念される。また、通信信号を重畳させるための通信回路をコントロールパイロット線に接続した場合、当該通信回路の影響によりコントロールパイロット信号の送受信を確実に行うことができないという懸念も生ずる。

【0008】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コントロールパイロット線に重畳させた通信信号が減衰することを抑制することができる通信システム及び該通信システムを構成する通信装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１発明に係る通信システムは、車両に給電する給電装置に設けられ、所定の周波数の矩形波信号を出力する出力回路と、前記車両に設けられ、前記出力回路と複数の信号線で接続され、該出力回路が出力する矩形波信号が入力される入力回路とを備え、前記信号線に通信信号を重畳させて前記車両と給電装置との間で通信を行う通信システムにおいて、前記給電装置に設けられ、前記信号線間に第１帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号の送受信を行う第１通信部と、前記車両に設けられ、前記信号線間に第２帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号の送受信を行う第２通信部と、前記出力回路と前記第１通信部との間に介装された第１低域通過フィルタと、前記入力回路と前記第２通信部との間に介装された第２低域通過フィルタとを備え、前記出力回路は、出力キャパシタを備え、前記第１低域通過フィルタは、前記信号線に対して直列に接続される第１インダクタと、該第１インダクタに並列に接続され、前記出力キャパシタ及び前記第１インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗とを備え、前記入力回路は、入力キャパシタを備え、前記第２低域通過フィルタは、前記信号線に対して直列に接続される第２インダクタと、該第２インダクタに並列に接続され、前記入力キャパシタ及び前記第２インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗とを備えることを特徴とする。

【0013】

第２発明に係る通信システムは、第１発明において、前記第１及び第２低域通過フィルタは、前記インダクタの一端側の信号線間にキャパシタ及び抵抗の直列回路を備えることを特徴とする。

【0014】

第３発明に係る通信システムは、第１発明又は第２発明において、前記出力回路は、１ｋＨｚの矩形波信号を出力するようにしてあり、前記入力回路の入力側での前記矩形波信号の立ち上がり時間及び立ち下り時間が１０μｓ以下であることを特徴とする。

【0015】

第４発明に係る通信装置は、所定の周波数の矩形波信号を複数の信号線を介して出力する出力回路を備える通信装置において、前記信号線間に帯域通過フィルタを介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部と、前記出力回路と前記通信部との間に介装された低域通過フィルタとを備え、前記出力回路は、出力キャパシタを備え、前記低域通過フィルタは、前記信号線に対して直列に接続されるインダクタと、該インダクタに並列に接続され、前記出力キャパシタ及び前記インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗とを備えることを特徴とする。

【0016】

第５発明に係る通信装置は、第４発明において、前記矩形波信号を生成する生成部と、前記出力回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した電圧に応じて、前記生成部で生成する矩形波信号を調整する調整部とを備えることを特徴とする。

【0017】

第６発明に係る通信装置は、複数の信号線を介して所定の周波数の矩形波信号が入力される入力回路を備える通信装置において、前記信号線間に帯域通過フィルタを介して接続され、該信号線に通信信号を重畳させて通信信号の送受信を行う通信部と、前記入力回路と前記通信部との間に介装された低域通過フィルタとを備え、前記入力回路は、入力キャパシタを備え、前記低域通過フィルタは、前記信号線に対して直列に接続されるインダクタと、該インダクタに並列に接続され、前記入力キャパシタ及び前記インダクタを含む共振回路の共振ピークを抑制する抵抗とを備えることを特徴とする。

【0018】

第７発明に係る通信装置は、第６発明において、複数の抵抗を有し、抵抗値を調整可能な抵抗部と、該抵抗部の電圧を変化させるため、該抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備えることを特徴とする。

【0019】

第１発明、第４発明及び第６発明にあっては、第１通信部は、給電装置に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線（例えば、コントロールパイロット線と接地線）間に第１帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。また、第２通信部は、車両に設けられ、出力回路と入力回路との間の複数の信号線間に第２帯域通過フィルタを介して接続され、通信信号を信号線に重畳させて通信信号の送受信を行う。すなわち、第１通信部と第１帯域通過フィルタとの直列回路を信号線間に接続するとともに、第１通信部と第１帯域通過フィルタとの直列回路を信号線間に接続する。第１及び第２通信部は、帯域通過フィルタを介して信号線に通信信号を重畳させることにより通信を行う。第１及び第２帯域通過フィルタの通過帯域、すなわち第１及び第２通信部が用いる通信帯域は、例えば、２〜３０ＭＨｚ（Home Plug Green PHY）であるが、これに限定されるものではなく、１５０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚなどでもよい。また、変圧器などを用いることにより、コントロールパイロット線と第１通信部と第１帯域通過フィルタとの間、もしくは、コントロールパイロット線と第２通信部と第２帯域通過フィルタとの間を絶縁する必要はない。

【0020】

出力回路と第１通信部との間には第１低域通過フィルタを介装し、入力回路と第２通信部との間には第２低域通過フィルタを介装してある。第１及び第２低域通過フィルタは、出力回路が出力する所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）の矩形波信号を通過させるとともに、第１及び第２通信部が送受信する通信信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ）を通過させないフィルタである。第１通信部と出力回路との間に第１低域通過フィルタを設けることにより、第１通信部が送信した通信信号は出力回路及び入力回路のキャパシタにより減衰されることなく第２通信部へ伝搬される。また、第２通信部と入力回路との間に第２低域通過フィルタを設けることにより、第２通信部が送信した通信信号は入力回路及び出力回路のキャパシタにより減衰されることなく第１通信部へ伝搬されるので、コントロールパイロット線に重畳させた通信信号が減衰することを抑制することができる。

【0021】

また、第１及び第２低域通過フィルタは、信号線に対して直列に接続されるインダクタを備える。出力回路が出力する矩形波の所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）に対しては、インダクタは低インピーダンスとなり、第１及び第２通信部が送受信する通信信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ）に対しては高インピーダンスとなる。これにより、簡単な構成で第１及び第２通信部が送受信する通信信号が遮断されるとともに、コントロールパイロット信号を通過させることができる。

【0022】

また、第１及び第２低域通過フィルタは、インダクタに並列接続した抵抗を備える。抵抗を備えることにより、例えば、インダクタと出力回路又は入力回路に存在するキャパシタとの間で構成される共振回路の共振のピークの鋭さを表すＱ値（Quality factor）を小さくすることができ、不要な共振を抑制することができる。

【0024】

第２発明にあっては、第１及び第２低域通過フィルタは、インダクタの一端側の信号線間にキャパシタ及び抵抗の直列回路を備える。これにより、インダクタと出力回路又は入力回路に存在するキャパシタとの間で構成される共振回路の共振のピークの鋭さを表すＱ値（Quality factor）を小さくすることができ、不要な共振を抑制することができる。

【0025】

第３発明にあっては、出力回路は、１ｋＨｚの矩形波信号を出力する。入力回路の入力側での矩形波信号の立ち上がり時間及び立ち下り時間が１０μｓ以下である。立ち上がり時間は、矩形波信号が１０％から９０％に到達するまでの時間である。また、立ち下がり時間は、矩形波信号が９０％から１０％に到達するまでの時間である。立ち上がり時間及び立ち下り時間を１０μｓ以下にするためには、第１及び第２低域通過フィルタの値（例えば、インダクタ又は抵抗の値）を設定すればよい。立ち上がり時間及び立ち下り時間が、１０μｓを超えた場合、入力回路で受信する矩形波信号が歪むためコントロールパイロット信号を正しく受信することができなくなる。立ち上がり時間及び立ち下り時間を１０μｓ以下にすることにより、矩形波信号の歪みを低減しコントロールパイロット信号を正しく受信することができる。

【0026】

第５発明にあっては、矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する生成部と、出力回路の出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部で検出した電圧に応じて、生成部で生成する矩形波信号を調整する調整部とを備える。矩形波信号は、デューティ比が０から１００％まで変更可能な信号であり、例えば、±１２Ｖの一定電圧も含む。これにより、出力回路は、所望のコントロールパイロット信号を出力することができる。

【0027】

第７発明にあっては、複数の抵抗を有し、抵抗値を調整可能な抵抗部と、抵抗部の電圧を変化させるため、抵抗部の抵抗値を調整する調整部とを備える。これにより、例えば、車両の状態に応じて、抵抗部の抵抗値を調整して、抵抗部の電圧を所望の値に変化させることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、コントロールパイロット線に通信信号を重畳させて確実に通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】低域通過フィルタを具備しない場合の通信部による通信の伝送路減衰特性の一例を示す説明図である。

【図3】低域通過フィルタを具備する場合の通信部による通信の伝送路減衰特性の一例を示す説明図である。

【図4】出力回路が出力するコントロールパイロット信号の減衰特性の一例を示す説明図である。

【図5】入力回路でのコントロールパイロット信号の立ち上がり特性の一例を示す説明図である。

【図6】入力回路側での伝送特性の一例を示す説明図である。

【図7】実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

（実施の形態１）
以下、本発明に係る通信システムの実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、電気自動車又はハイブリッド自動車などの車両と給電装置とは、インレット５（「給電口」、「コネクタ」とも称する）を介して電気的に接続される。給電装置はＡＣ電源６を備える。ＡＣ電源６は、電源線１（ＡＣＬ）、電源線２（ＡＣＮ）を通じて車両の充電器７に電気的に接続される。充電器７には、バッテリ（二次電池）８を接続してある。

【0031】

これにより、給電装置からの充電ケーブルに接続されたプラグ（不図示）をインレット５に接続することにより、ＡＣ電力を車両へ供給することができ、車両に搭載されたバッテリ８を充電することができる。

【0032】

本実施の形態の通信システムは、給電装置に設けられた通信装置１０、車両に設けられた通信装置５０などを備える。

【0033】

通信装置１０は、所定の周波数の矩形波信号（「コントロールパイロット信号」とも称する）を出力する出力回路２０、第１通信部としての通信部３０、第１の帯域通過フィルタ３１、第１の低域通過フィルタ３３などを備える。

【0034】

通信装置５０は、コントロールパイロット信号が入力される入力回路６０、第２通信部としての通信部７０、第２の帯域通過フィルタ７１、第２の低域通過フィルタ７３などを備える。

【0035】

出力回路２０は、矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する生成部としての電圧発生源２１、抵抗２２、キャパシタ２３、マイコン２４、バッファ２５などを備える。電圧発生源２１は、例えば、周波数が１ｋＨｚであって、ピーク値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を生成する。コントロールパイロット信号のデューティ比は、例えば、２０％であるが、これに限定されるものではない。矩形波信号は、デューティ比が０から１００％まで変更可能な信号であり、例えば、±１２Ｖの一定電圧も含む。

【0036】

出力回路２０は、抵抗２２を介して車両に設けられた入力回路６０へコントロールパイロット信号を送出する。

【0037】

キャパシタ２３は、例えば、出力回路２０で発生するノイズを低減するために設けられている。抵抗２２の値は、例えば、１．０ｋΩ、キャパシタ２３のキャパシタンスは、例えば、２．２ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。

【0038】

バッファ２５は、出力回路２０の出力電圧を検出する電圧検出部としての機能を有し、キャパシタ２３の両端電圧を検出し、検出結果をマイコン２４へ出力する。

【0039】

マイコン２４は、電圧発生源２１で生成する矩形波信号を調整する調整部としての機能を有する。これにより、出力回路２０は、±１２Ｖの一定電圧、及び任意のデューティ比（０より大きく、１００より小さい）であって波高値が±１２Ｖの矩形波信号（コントロールパイロット信号）を出力することができる。

【0040】

入力回路６０は、キャパシタ６１、ダイオード６２、バッファ６３、マイコン６４、抵抗部６５などを備える。バッファ６３は、抵抗部６５の両端電圧Ｖｏｕｔを検出してマイコン６４へ出力する。なお、抵抗部６５の両端電圧に代えて、キャパシタ６１の両端の電圧を検出してもよい。

【0041】

抵抗部６５は、複数の抵抗及び開閉スイッチなどを備え、マイコン６４からの信号により開閉スイッチを開閉することにより、抵抗値を変化させる（調整する）ことができる。

【0042】

マイコン６４は、抵抗部６５の電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を調整する調整部としての機能を有する。すなわち、マイコン６４は、車両の状態（例えば、充電に関連する状態）に応じて電圧Ｖｏｕｔを変化させるため、抵抗部６５の抵抗値を変化させる。電圧Ｖｏｕｔの値に応じて、給電装置と車両とは、充電に関連する状態を検出することができる。

【0043】

例えば、電圧Ｖｏｕｔが１２Ｖである場合は、車両の充電プラグが未接続である状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが９Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２．７４ｋΩに設定され、車両の充電プラグが接続され、充電待ちの状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが６Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は８８２Ωに設定され、充電中の状態を示す。また、電圧Ｖｏｕｔが３Ｖである場合は、抵抗部６５の抵抗値は２４６Ωに設定され、充電中であって充電場所を換気する必要がある状態であることを示す。

【0044】

キャパシタ６１は、例えば、入力回路６０に侵入するノイズを低減するために設けられている。抵抗部６５の抵抗値は、例えば、２．７４ｋΩ、８８２Ω、２４６Ω程度であり、キャパシタ６１のキャパシタンスは、例えば、１．８ｎＦであるが、数値はこれらに限定されるものではない。

【0045】

出力回路２０と入力回路６０とは、複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）を介して電気的に接続されている。なお、接地線３もコントロールパイロット線であるとみなすことができる。

【0046】

通信部３０及び通信部７０は、出力回路２０と入力回路６０との間に設けられた複数の信号線（コントロールパイロット線４、接地線３）に所定の通信信号を重畳させることにより通信を行う。通信部３０及び通信部７０の間で送受信される情報は、例えば、車両ＩＤに関するもの、充電制御（充電の開始または終了など）に関するもの、充電量の管理（急速充電、充電量の通知など）に関するもの、課金の管理などに関するもの、ナビゲーションの更新に関するもの等、コントロールパイロット信号による情報より多様性に富んでいる。

【0047】

通信部３０及び通信部７０は、例えば、直交化周波数多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Domain Multiplex）、周波数拡散（ＳＳ：Spread Spectrum）などの変調方式を利用した変調回路、復調回路などを備える。

【0048】

通信部３０及び通信部７０が行う通信の通信帯域は、例えば、２〜３０ＭＨｚ（Home Plug Green PHY）であるが、これに限定されるものではなく、１５０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ（Ｇ３）、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ（ＦＳＫ：frequency shift keying）などでもよい。

【0049】

出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、帯域通過フィルタ３１を介して通信部３０を接続してある。すなわち、帯域通過フィルタ３１と通信部３０との直列回路を、出力回路２０の出力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に接続してある。なお、変圧器などは用いていない。通信部３０は、帯域通過フィルタ３１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。

【0050】

入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に、帯域通過フィルタ７１を介して通信部７０を接続してある。すなわち、帯域通過フィルタ７１と通信部７０との直列回路を、入力回路６０の入力側のコントロールパイロット線４と接地線３との間に接続してある。通信部７０は、帯域通過フィルタ７１を介して通信信号をコントロールパイロット線４に重畳させるとともに、コントロールパイロット線４上の通信信号を受信する。

【0051】

すなわち、通信部３０及び通信部７０は、帯域通過フィルタ３１、７１を介して直接信号線間に接続され、信号線に通信信号を重畳させることにより通信を行う。このような方式を直接方式あるいはキャパシティブ方式と称することができる。

【0052】

帯域通過フィルタ３１、７１の通過帯域は、例えば、２〜３０ＭＨｚ（Home Plug Green PHY）であるが、これに限定されるものではなく、１５０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚ（Ｇ３）、１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚ（ＦＳＫ：frequency shift keying）などでもよい。

【0053】

出力回路２０と通信部３０が帯域通過フィルタ３１を介して接続される接続点との間のコントロールパイロット線４には、低域通過フィルタ３３を介装してある。

【0054】

また、入力回路６０と通信部７０が帯域通過フィルタ７１を介して接続される接続点との間のコントロールパイロット線４には、低域通過フィルタ７３を介装してある。

【0055】

低域通過フィルタ３３、７３は、それぞれ出力回路２０が出力する所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）の矩形波信号（コントロールパイロット信号）を通過させるとともに、通信部３０、７０が送受信する通信信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ）を通過させないフィルタである。

【0056】

通信部３０と出力回路２０との間に低域通過フィルタ３３を設けることにより、通信部３０が送信した通信信号は出力回路２０のキャパシタ２３により減衰されることなく通信部７０へ伝搬される。また、通信部７０が送信した通信信号は出力回路２０のキャパシタ２３により減衰されることなく通信部３０へ伝搬される。

【0057】

また、通信部７０と入力回路６０との間に低域通過フィルタ７３を設けることにより、通信部７０が送信した通信信号は入力回路６０のキャパシタ６１により減衰されることなく通信部３０へ伝搬され、また、通信部３０が送信した通信信号は入力回路６０のキャパシタ６１により減衰されることなく通信部７０へ伝搬されるので、コントロールパイロット線４に通信信号を重畳させて確実に通信を行うことができる。

【0058】

低域通過フィルタ３３は、コントロールパイロット線４に対して直列に接続されるインダクタ３３１を備える。インダクタ３３１のインダクタンスは、例えば、４７０μＨであるが、インダクタンスはこれに限定されるものではない。

【0059】

出力回路２０が出力する所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）に対しては、インダクタ３３１は低インピーダンスとなる。また、インダクタ３３１は、通信部３０、７０が送受信する通信信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ）に対しては高インピーダンスとなる。これにより、簡単な構成で通信部３０、７０が送受信する通信信号が遮断されるとともに、コントロールパイロット信号を通過させることができる。

【0060】

低域通過フィルタ７３は、コントロールパイロット線４に対して直列に接続されるインダクタ７３１を備える。インダクタ７３１のインダクタンスは、例えば、４７０μＨであるが、インダクタンスはこれに限定されるものではない。

【0061】

出力回路２０が出力する所定の周波数（例えば、１ｋＨｚ）に対しては、インダクタ７３１は低インピーダンスとなる。また、インダクタ７３１は、通信部３０、７０が送受信する通信信号（例えば、２〜３０ＭＨｚ）に対しては高インピーダンスとなる。これにより、簡単な構成で通信部３０、７０が送受信する通信信号が遮断されるとともに、コントロールパイロット信号を通過させることができる。

【0062】

また、低域通過フィルタ３３は、インダクタ３３１に並列接続した抵抗３３２を備える。抵抗３３２の抵抗値は、例えば、４７０Ωであるが、これに限定されるものではない。抵抗３３２を備えることにより、例えば、インダクタ３３１と出力回路２０に存在するキャパシタ２３等との間で構成される共振回路の共振のピークの鋭さを表すＱ値（Quality factor）を小さくすることができ、不要な共振を抑制することができる。

【0063】

同様に、低域通過フィルタ７３は、インダクタ７３１に並列接続した抵抗７３２を備える。抵抗７３２の抵抗値は、例えば、４７０Ωであるが、これに限定されるものではない。抵抗７３２を備えることにより、例えば、インダクタ７３１と入力回路６０に存在するキャパシタ６１等との間で構成される共振回路の共振のピークの鋭さを表すＱ値（Quality factor）を小さくすることができ、不要な共振を抑制することができる。

【0064】

図２は低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合の通信部３０、７０による通信の伝送路減衰特性の一例を示す説明図であり、図３は低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合の通信部３０、７０による通信の伝送路減衰特性の一例を示す説明図である。図２及び図３において、横軸は周波数を示し、縦軸は通信部３０、７０の間のコントロールパイロット線４における伝送路減衰量（電圧低下）を示す。

【0065】

図２及び図３から分かるように、低域通過フィルタ３３、７３を具備することにより、通信部３０、７０による通信信号の減衰量が、低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合に比べて、２５０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの範囲で改善している。具体的には、２ＭＨｚで２０ｄＢ程度、３０ＭＨｚで３５ｄＢ程度改善しており、通信部３０、７０の通信帯域である２〜３０ＭＨｚで２０ｄＢ〜３５ｄＢ程度改善している。

【0066】

図４は出力回路２０が出力するコントロールパイロット信号の減衰特性の一例を示す説明図である。図４において、横軸は周波数を示し、縦軸は電圧Ｖｏｕｔの周波数スペクトラムを示す。また、図４中、符号Ａで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合を示し、符号Ｂで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合を示す。

【0067】

図４から分かるように、周波数が２０ｋＨｚ以下では、低域通過フィルタ３３、７３を具備するか否かに関わらず、両者の減衰特性は同一である。すなわち、低域通過フィルタ３３、７３を設けた場合でも、低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合と同様に、周波数が１ｋＨｚの第２０高調波までは全く減衰させることなく通過させることができる。

【0068】

別言すれば、コントロールパイロット信号の周波数を基本波として、低域通過フィルタ３３、７３の遮断周波数を、例えば、第９高調波（９ｋＨｚ）以上、第１１高調波（１１ｋＨｚ）以上、あるいは第１５高調波（１５ｋＨｚ）以上のようにすることにより、コントロールパイロット信号の波形の歪みあるいは電圧変動を抑制することができる。遮断周波数は大きくするほど、コントロールパイロット信号の波形の歪みあるいは電圧変動の抑制に一層効果がある。

【0069】

図５は入力回路６０でのコントロールパイロット信号の立ち上がり特性の一例を示す説明図である。図５において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧Ｖｏｕｔを示す。なお、図５では、電圧Ｖｏｕｔは、キャパシタ６１の両端電圧である。図５中、符号Ａで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合を示し、符号Ｂで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合を示す。出力回路２０と入力回路６０との抵抗分圧により、入力回路６０でのコントロールパイロット信号は、１ｋＨｚの矩形波形であって＋９Ｖ、−１２Ｖとなる。また、立ち上がり時間は、電圧が１０％から９０％に到達するまでの時間である。

【0070】

図５から分かるように、低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合には、立ち上がり時間が約７．７μｓであるのに対し、低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合には、立ち上がり時間は約５．６μｓである。すなわち、入力回路６０の入力側でのコントロールパイロット信号の立ち上がり時間が１０μｓ以下である。

【0071】

立ち上がり時間を１０μｓ以下にするためには、低域通過フィルタ３３、７３の値（例えば、インダクタ３３１、７３１又は抵抗３３２、７３２の値）を設定すればよい。立ち上がり時間が、１０μｓを超えた場合、入力回路６０で受信する電圧波形の歪みが大きくなりすぎるため、コントロールパイロット信号を正しく受信することができなくなる。立ち上がり時間を１０μｓ以下にすることにより、電圧波形の歪みを低減しコントロールパイロット信号を正しく受信することができる。すなわち、出力回路２０が出力する矩形波形のコントロールパイロット信号が歪むことなく入力回路６０へ伝送される。なお、図５の例では立ち上がり時間について説明したが、立ち下がり時間についても同様である。

【0072】

図６は入力回路側での伝送特性の一例を示す説明図である。図６において、横軸は周波数を示す。縦軸は、入力回路６０側の電圧Ｖｏｕｔで観測される出力回路２０からのコントロールパイロット信号及び通信部３０、７０からの通信信号の周波数成分を示す。図６中、符号Ａで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合を示し、符号Ｂで示す曲線は低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合を示す。

【0073】

図６からわかるように、低域通過フィルタ３３、７３を具備しない場合には、通信部３０、７０からの通信信号が減衰されることなくそのまま入力回路６０側へ侵入するため、バッファ６３、マイコン６４で電圧検知（例えば、１２Ｖ、９Ｖ、６Ｖ、３Ｖなど）を行うときに通信信号が外乱のノイズとして作用し、電圧判定を間違える可能性が出てくる。これに対し、低域通過フィルタ３３、７３を具備する場合には、例えば２〜３０ＭＨｚの通信信号は数十〜数百分の一に減衰するが、コントロールパイロット信号はほとんど減衰や歪むことなく入力回路６０で受け取ることができるため、コントロールパイロット信号の電圧判定又はデューティ比判定に影響を与えることがなくなる。

【0074】

本実施の形態によれば、低域通過フィルタ３３、７３を備えることにより、通信部３０、７０で送受信する通信信号が出力回路２０又は入力回路６０で減衰されないので、コントロールパイロット線に重畳させた通信信号が減衰することを抑制することができる。また、通信部３０、７０による通信速度の低下、あるいはノイズ耐性の低下を防止することができる。

【0075】

また、低域通過フィルタ３３、７３を具備した状態であっても、出力回路２０が出力するコントロールパイロット信号の波形の歪み、あるいは電圧変動がない。すなわち、コントロールパイロット信号の歪みを大きくすることがないので、通信部３０、７０の通信信号によるコントロールパイロット信号の読み取り誤差を防止することができる。

【0076】

上述の実施の形態では、低域通過フィルタは、インダクタと抵抗の並列回路で構成されていたが、回路構成はこれに限定されるものではなく、インダクタのみでもよく、あるいはインダクタと抵抗の直列回路でもよい。また、コントロールパイロット線と接地線の信号線を矩形波信号又は通信信号の通信経路に用いたが、一方もしくは双方を車体又は給電装置の筐体などの導体を用いてもよい。また、低域通過フィルタは、以下の構成でもよい。

【0077】

（実施の形態２）
図７は実施の形態２の通信システムの構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１との違いは、低域通過フィルタ３３が、抵抗３３２に代えて、コントロールパイロット線４と接地線３との間に接続されたキャパシタ３３３及び抵抗３３４の直列回路を備える点である。低域通過フィルタ７３も同様に、抵抗７３２に代えて、コントロールパイロット線４と接地線３との間に接続されたキャパシタ７３３及び抵抗７３４の直列回路を備える。なお、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。

【0078】

これにより、インダクタと出力回路又は入力回路に存在するキャパシタとの間で構成される共振回路の共振のピークの鋭さを表すＱ値（Quality factor）を小さくすることができ、不要な共振を抑制することができる。

【0079】

本実施の形態は、通信帯域が２〜３０ＭＨｚの通信に適用することができるが、これに限定されるものではなく、通信帯域が１５０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの通信、通信帯域が１．７５ＭＨｚ〜１．８ＭＨｚの通信などにも適用することができる。

【0080】

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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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】

【0081】

３ 接地線（コントロールパイロット線）
４ コントロールパイロット線
１０、５０ 通信装置
２０ 出力回路
２１ 電圧発生源
２２ 抵抗
２３ キャパシタ
２４ マイコン
２５ バッファ
３０、７０ 通信部
３１、７１ 帯域通過フィルタ
３３、７３ 低域通過フィルタ
３３１、７３１ インダクタ
３３２、３３４、７３２、７３４ 抵抗
３３３、７３３ キャパシタ
６０ 入力回路
６１ キャパシタ
６２ ダイオード
６３ バッファ
６４ マイコン
６５ 抵抗部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】