特許 5876495 給電システム及び接続コネクタ

(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】5876495

(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】給電システム及び接続コネクタ

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/32 20060101AFI20160218BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160218BHJP

   H04B 3/50 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/32

   H02J7/00 P

   H04B3/50

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-532679(P2013-532679)

(86)(22)【出願日】2012年9月7日

(86)【国際出願番号】JP2012072948

(87)【国際公開番号】WO2013035852

(87)【国際公開日】20130314

【審査請求日】2015年3月30日

(31)【優先権主張番号】特願2011-197427(P2011-197427)

(32)【優先日】2011年9月9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】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】中川 信之

(72)【発明者】

【氏名】宮下 之宏

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０１０７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２５０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１１８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６０５３３（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 Vehicles, [online]，米国，２０１０年１２月，Vol.8, No.2，pages.1409-1414，[検索日2013.08.02],インターネット<URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/jaev/8/2/8_2_1409/_pdf>

【文献】 Jim Francfort，Electric Vehicle Charging Levels and Requirements Overview，Clean Cities December 2010 Webinar Presentation，米国，Idaho National Laboratory,[online]，２０１０年１２月 ５日，pages.1-29，[検索日2013.08.01],インターネット<URL:http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/avta/pdfs/cc_webi

【文献】 Cyriacus Bleijs， Low-cost charging systems with full communication capability，EVS24 International Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Symposium，２００９年 ５月１３日，EVS24 - Stavanger, Norway，pages.1-9，[検索日2012.10.11], インターネット <URL:http://www.cars21.com/assets/link/EVS-24-4660443 EDF.pdf>

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０４Ｂ ３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、給電に用いる給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線にて接続する給電システムにおいて、
前記車両は、
前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信部と、
前記制御用線及び接地線に対し、前記通信信号の重畳分離を行う車両側重畳分離部と
を備え、
該車両側重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、
前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）であり、
前記給電装置は、
前記制御用線及び接地線を介した通信に対し、前記通信信号の重畳分離を行う給電装置側重畳分離部を備え、
前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも大きいという特性を有すること
を特徴とする給電システム。

【請求項2】

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、給電に用いる給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線にて接続する給電システムにおいて、
前記車両は、
前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信部と、
前記制御用線及び接地線に対し、前記通信信号の重畳分離を行う車両側重畳分離部と
を備え、
該車両側重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、
前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）であり、
前記給電装置は、
前記制御用線及び接地線を介した通信に対し、前記通信信号の重畳分離を行う給電装置側重畳分離部を備え、
前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも小さいという特性を有すること
を特徴とする給電システム。

【請求項3】

前記給電装置は、
前記通信信号を送受信する給電装置側通信部を更に備え、
前記給電装置側重畳分離部は、
前記制御用線及び接地線と少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記給電装置側通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、
前記給電装置側重畳分離部が備える一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、前記車両側重畳分離部が備える一次コイル及び二次コイルの巻き数比と略同一である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給電システム。

【請求項4】

前記一次コイルは、前記制御用線若しくは接地線中又は両方に介装されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給電システム。

【請求項5】

前記一次コイルは、前記制御用線及び接地線夫々から分岐した２本の支線に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給電システム。

【請求項6】

車両に搭載された蓄電装置への給電に要する給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線を、車外のケーブルと接続するための接続手段を備える接続コネクタにおいて、
前記制御用線及び接地線に対し、前記制御信号と異なる通信信号の重畳分離を行う重畳分離部を備え、
該重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信信号を送受信する通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、
前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）であり、
前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも大きいという特性を有すること
を特徴とする接続コネクタ。

【請求項7】

車両に搭載された蓄電装置への給電に要する給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線を、車外のケーブルと接続するための接続手段を備える接続コネクタにおいて、
前記制御用線及び接地線に対し、前記制御信号と異なる通信信号の重畳分離を行う重畳分離部を備え、
該重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信信号を送受信する通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、
前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）であり、
前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも小さいという特性を有すること
を特徴とする接続コネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、給電に用いる給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線にて接続する給電システム、及び該給電システムにて用いられる接続コネクタに関する。

【背景技術】

【0002】

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バッテリへの給電を行う必要があり、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給電を可能としたプラグインハイブリッド自動車がある。外部からバッテリへの給電を行う車両においては、外部の給電装置に接続された給電線を内包する充電ケーブルのプラグを車両に設けられた給電口のコネクタ装置に接続する。そして、給電装置から車両のバッテリへ充電ケーブルを介した電力供給が行われる。

【0003】

また、給電装置から車両のバッテリへの給電に際し、給電装置及び車両を、コントロールパイロット信号を送受信する制御用線にて接続し、充電に際してコントロールパイロット信号に基づく充電制御が行われている。また、制御用線を用いた通信に他の通信信号を重畳する通信システムが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】「ＳＵＲＦＡＣＥ ＶＥＨＩＣＬＥ ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＥＤ ＰＲＡＣＴＩＣＥ」、Ｊ１７７２ ＪＡＮ２０１０、ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニアズ・インク（Society of Automotive Engineers, Inc. ）,１９９６年１０月（２０１０年１月改訂）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、非特許文献１に記載の通信システムの実装に際して、給電に要する充電ケーブルは、給電線、接地線及び制御用線を内包する構成となる。そして、充電ケーブルの長さは１０ｍに達する場合もある。このため制御用線に対して２〜３０ＭＨｚの通信信号を数Ｖppの電圧で重畳すると、コントロールパイロット信号に重畳している通信信号が、給電線にクロストーク（漏話）するという問題がある。このようなクロストークは、給電等の事象に悪影響を与えることは言うまでもなく、また、ＦＣＣ、ＶＣＣＩ、ＣＥマークの貼付等の規定に必要な認証試験に係る基準を満たさない場合には、製品の出荷が制限される場合があるという問題がある。

【0006】

クロストークを抑制する方法としては、例えば、制御用線に重畳する通信信号の電力のレベルを抑制する方法が挙げられる。ただし、通信信号の電力のレベルを抑制すると、車両に搭載されている様々な電子機器に起因する雑音の影響が相対的に大きくなるため、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）が悪化することになり、通信性能が劣化するという問題に繋がる。

【0007】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、通信信号の電力の出力レベルを過剰に抑制することなく、通信信号の電圧のレベル又は電流のレベルを抑制することにより、クロストークの発生を抑制することが可能な給電システム及び接続コネクタの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る給電システムは、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、給電に用いる給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線にて接続する給電システムにおいて、前記車両は、前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信部と、前記制御用線及び接地線に対し、前記通信信号の重畳分離を行う車両側重畳分離部とを備え、該車両側重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）であり、前記給電装置は、前記制御用線及び接地線を介した通信に対し、前記通信信号の重畳分離を行う給電装置側重畳分離部を備え、前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも大きいという特性を有することを特徴とする。

【0010】

本発明に係る給電システムは、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、給電に用いる給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線にて接続する給電システムにおいて、前記車両は、前記制御信号と異なる通信信号を送受信する通信部と、前記制御用線及び接地線に対し、前記通信信号の重畳分離を行う車両側重畳分離部とを備え、該車両側重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）であり、前記給電装置は、前記制御用線及び接地線を介した通信に対し、前記通信信号の重畳分離を行う給電装置側重畳分離部を備え、前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも小さいという特性を有することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る給電システムは、前記給電装置は、前記通信信号を送受信する給電装置側通信部を更に備え、前記給電装置側重畳分離部は、前記制御用線及び接地線と少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記給電装置側通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、前記給電装置側重畳分離部が備える一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、前記車両側重畳分離部が備える一次コイル及び二次コイルの巻き数比と略同一であることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る給電システムは、前記一次コイルは、前記制御用線若しくは接地線中又は両方に介装されることを特徴とする。

【0014】

本発明に係る給電システムは、前記一次コイルは、前記制御用線及び接地線夫々から分岐した２本の支線に接続されることを特徴とする。

【0015】

本発明に係る接続コネクタは、車両に搭載された蓄電装置への給電に要する給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線を、車外のケーブルと接続するための接続手段を備える接続コネクタにおいて、前記制御用線及び接地線に対し、前記制御信号と異なる通信信号の重畳分離を行う重畳分離部を備え、該重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信信号を送受信する通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）であり、前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも大きいという特性を有することを特徴とする。

【0016】

本発明に係る接続コネクタは、車両に搭載された蓄電装置への給電に要する給電線及び接地線、並びに前記蓄電装置の給電制御に用いる制御信号を伝送する制御用線を、車外のケーブルと接続するための接続手段を備える接続コネクタにおいて、前記制御用線及び接地線に対し、前記制御信号と異なる通信信号の重畳分離を行う重畳分離部を備え、該重畳分離部は、前記制御用線及び接地線の少なくとも一方に接続する一次コイル、及び該一次コイルに電磁的に結合し、前記通信信号を送受信する通信部に接続する二次コイルを有する電磁誘導式の信号変換器を備え、前記一次コイル及び二次コイルの巻き数比は、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）であり、前記通信信号の通信に関する系は、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導キャパシタンス成分による漏話の影響が、前記制御用線及び接地線と前記給電線との間の誘導インダクタンス成分による漏話の影響よりも小さいという特性を有することを特徴とする。

【0017】

本発明では、一次コイル及び二次コイルの巻き数比を適宜設計することにより、通信信号の電力のレベルを過剰に抑制することなく、通信に関する系の特性に応じて通信信号の電圧のレベル又は電流のレベルを抑制することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る給電システム及び接続コネクタは、一次コイル及び二次コイルの巻き数比を適宜設計することにより、通信に関する系の特性に応じて通信信号の電圧レベル又は電流レベルを抑制することができる。従って、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく、クロストークの発生を抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。そして、クロストークの発生を抑制することにより、給電等の事象に与える悪影響を抑制し、また、製品出荷等に関する各種認証試験に係る基準を満たす優良な製品を生産することが可能である等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態１に係る給電システムの構成例を示す説明図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る給電システムの構成例を示す模式図である。

【図3A】静電結合によるクロストークの例を示す説明図である。

【図3B】静電結合によるクロストークの例を示す説明図である。

【図4A】電磁結合によるクロストークの例を示す説明図である。

【図4B】電磁結合によるクロストークの例を示す説明図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る給電システムの構成例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る給電システムの構成例を示す説明図である。図１は、本発明の給電システムを、電気自動車又は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（蓄電装置）１０に対し、充電スタンド等の給電装置２から給電する際の給電制御に適用する例を示している。

【0022】

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３０、３１、充電制御に用いるコントロールパイロット信号等の制御信号を伝送する制御用線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を車両１側に接続部として配設されている接続コネクタ４に接続することができる。充電ケーブル３の他端を接続コネクタ４に接続することにより、充電ケーブル３内の給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３が、接続コネクタ４内に設けられた接続端子３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａと結合し、図１に例示する回路構成となる。

【0023】

給電線３０、３１は、交流電圧が印加されるＡＣ線である。制御用線３２は、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信する信号線であり、送受信されるコントロールパイロット信号に基づいて充電制御が行われる。さらに、本発明に係る給電システムでは、充電管理、又は課金管理等の管理を行うための情報、その他各種情報を、制御信号と異なる通信信号として、制御用線３２及び接地線３３の２本の導線を用いて伝送する。即ち、本発明の給電システムは、制御用線３２及び接地線３３の２本のケーブルを介して、通信される制御信号（コントロールパイロット信号）に、通信信号を重畳し、通信を行うものである。

【0024】

給電装置２は、交流電力を供給する電力供給部２０と、充電制御に係る通信を行う充電制御部２１と、通信信号の重畳及び分離を行う重畳分離部２２と、通信信号の送受信を行う通信部２３とを備えている。

【0025】

電力供給部２０には、給電線３０、３１の一端及び接地線３３が接続されている。充電制御部２１には、制御用線３２の一端及び接地線３３が接続されている。なお、給電線３０、３１及び接地線３３は、電力供給部２０から他の装置又は配線に接続される。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３０、３１、制御用線３２及び接地線３３と接続端子３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ及び３３ｂを介して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３０、３１、制御用線３２及び接地線３３として説明する。

【0026】

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出力側の回路であり、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信することにより、接続確認、又は通電開始等の様々な状態における充電制御を行う。充電制御部２１内には、制御用線３２及び接地線３３間を接続するキャパシタ２１０、制御信号を発振する発振回路等の各種素子及び回路、その他、電力供給部２０及びバッテリ１０の状態の検出及び発信すべき制御信号の決定に用いるマイコン及びバッファ等の図示しない様々な回路が配設されている。

【0027】

重畳分離部２２は、制御用線３２上で充電制御部２１及び接続端子３２ｂの間となる位置に配設されている。重畳分離部２２は、カップリングトランス（電磁誘導式の信号変換器）を構成する一次コイル２２ａ、二次コイル２２ｂ及び磁性体コア２２ｃを備えており、カップリングトランスの一次コイル２２ａが、制御用線３２中に介装された状態で設けられている。カップリングトランスの二次コイル２２ｂは、通信部２３に接続されている。なお、ここでは、一次コイル２２ａが、制御用線３２中に介装された状態を例示するが、本発明はこれに限らず、一次コイル２２ａが、接地線３３中に、又は制御用線３２及び接地線３３の双方に介装されるようにしても良い。

【0028】

重畳分離部２２は、制御用線３２を介して、コントロールパイロット信号等の制御信号の通信に、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２３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２３に入力することで、通信部２３の通信が行われる。

【0029】

車両１は、バッテリ１０及び接続コネクタ４の他、バッテリ１０に対する充電を行う充電部１１と、充電制御に係る通信を行う充電制御部１２と、通信信号の送受信を行う通信部１３とを備えている。

【0030】

車両１には、充電ケーブル３の他端が接続されており、従って、充電ケーブル３に内包された給電線３０、３１の他端、制御用線３２の他端及び接地線３３の他端が車両１の内部配線に接続されている。給電線３０、３１の他端は、車両１内の内部に配設されたＡＣ線を介して充電部１１に接続されており、充電部１１によりバッテリ１０に対する充電が行われる。制御用線３２の他端は、車両１内の内部配線として配設された延長線を介して充電制御部１２に接続されている。また、接地線３３の他端は、車両１内の内部配線として配設された延長線を介して充電部１１及びバッテリ１０並びに充電制御部１２に接続されている。なお、給電線３０、３１に接続されるＡＣ線、制御用線３２に接続される延長線及び接地線３３に接続される延長線の先端は、接続コネクタ４内に設けられた挿通孔内に挿通されている。そして、接続コネクタ４に充電ケーブル３を接続することにより、充電ケーブル３内の給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３が接続コネクタ４内部の配線と接続される。なお、以降では、便宜上、ＡＣ線、内部配線をも含めて、給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３として説明する。

【0031】

充電制御部１２は、例えば、充電制御に関する国際規格に準拠した入力側の回路であり、コントロールパイロット信号等の制御信号を送受信することにより、接続確認、又は通電開始等の様々な状態における充電制御を行う。充電制御部１２内には、制御用線３２及び接地線３３間を接続するキャパシタ１２０等の各種素子、その他、バッテリ１０及び充電部１１の状態の検出及び制御信号に基づく処理に用いるマイコン及びバッファ等の図示しない様々な回路が配設されている。なお、図１に示す回路構成はあくまでも一例であり、キャパシタ１２０を接続コネクタ４内に設ける等、適宜設計することが可能である。

【0032】

接続コネクタ４は、通信信号の重畳分離を行う重畳分離部４０を備え、重畳分離部４０内には制御用線３２が挿通されている。また、重畳分離部４０は、カップリングトランス（電磁誘導式の信号変換器）として、制御用線３２中に介装された一次コイル４０ａと、通信部１３に接続する二次コイル４０ｂと、磁性体コア４０ｃとを備えている。磁性体コア４０ｃは、環状又は棒状等の形状をなし、一次コイル４０ａ及び二次コイル４０ｂにて巻回されている。そして、重畳分離部４０は、制御用線３２を介して、制御信号の通信に、通信信号を重畳し、また、重畳された通信信号を分離する。なお、ここでは、一次コイル４０ａが、制御用線３２中に介装された状態を例示するが、本発明はこれに限らず、一次コイル４０ａが、接地線３３中に、又は制御用線３２及び接地線３３の双方に介装されるようにしても良い。このようにして、接続コネクタ４内の重畳分離部４０が、通信部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部１３に入力することで、通信部１３の通信が行われる。即ち、制御信号の伝送に際し、通信信号を重畳及び分離する通信を実現し、充電量管理、又は課金管理等の管理を行うための情報を通信信号として送受信することが可能となる。

【0033】

給電装置２及び車両１を充電ケーブル３に内包された給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３で接続することにより、給電線３０、３１による通電経路と、制御用線３２による制御信号の伝送経路とが確保され、また接地が行われる。給電装置２及び車両１が制御用線３２及び接地線３３で接続された状態においては、制御用線３２、接地線３３、キャパシタ２１０、給電装置２の一次コイル２２ａ、接続コネクタ４内の一次コイル４０ａ、及びキャパシタ１２０によって閉じられた電流ループ回路が構成される。そして、このループ内にカップリングトランスとして配置された給電装置２内の重畳分離部２２及び接続コネクタ４内の重畳分離部４０により、通信信号の重畳及び分離を行うことができ、給電装置２及び車両１間で通信を行うことができる。

【0034】

図２は、本発明の実施の形態１に係る給電システムの構成例を示す模式図である。図２は、図１に示した給電システムにおいて、制御用線３２及び接地線３３に対して通信信号を重畳分離する通信に関し、給電装置２から通信信号を送信し、車両１で受信する場合の構成例を更に示したものである。

【0035】

給電装置２側で送信処理を行う通信部２３は、図２に示すように、通信信号を発信する発信器２３０及び抵抗２３１を用いた等価回路として示すことができる。また、車両１側で受信処理を行う通信部１３は、図２に示すように、抵抗１３０を用いた等価回路として示すことができる。

【0036】

また、車両１側の重畳分離部４０が備える一次コイル４０ａ及び二次コイル４０ｂの巻き数は夫々Ｎ1 及びＮ2 であり、給電装置２側の重畳分離部２２が備える一次コイル２２ａ及び二次コイル２２ｂの巻き数は夫々Ｎ3 及びＮ4 である。

【0037】

図２に示すように、給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３は、充電ケーブル３に内包されているため、給電線３０、３１と、通信信号が重畳される制御用線３２及び接地線３３とは近接している。このため、制御用線３２及び接地線３３を媒体とした通信信号等の信号の伝送が、給電線３０、３１に対してクロストークとして影響を与える可能性がある。

【0038】

図３Ａ及び図３Ｂは、静電結合によるクロストークの例を示す説明図である。図３Ａは、２本の通信線間で発生する静電結合によるクロストークを模式的に示しており、図３Ｂは、図３Ａの等価回路を示している。信号を伝送する２本の通信線が近接する場合、当該通信線は誘導キャパシタンスがＣs のキャパシタにて結合されているとみなすことができる。さらに、発信される信号の周波数がｆ、信号源電圧がＶi、そして通信線と接地位との間の負荷インピーダンスがＲI とすると、静電結合によるクロストーク電圧ＶｎC は、下記の式１として示すことができる。

【0039】

ＶｎC ＝２πｆ・Ｃs ・ＲI ・Ｖi …式１

【0040】

本発明の給電システムでは、制御用線３２及び接地線３３を媒体とした通信信号等の信号の伝送が、給電線３０、３１に対してクロストークするので、図３Ａ及び図３Ｂに示すモデルより複雑になるが、実質的に図３Ａ及び図３Ｂのモデルに近似することができる。従って、図２に示した本発明の実施の形態１に係る給電システムにおいても、静電結合によるクロストーク電圧ＶｎC を下記の式２として示すことができる。

【0041】

ＶｎC ＝２πｆ・Ｃs ・ＲI ・Ｖi …式２
但し、ｆ ：発信器２３０から発信される通信信号の周波数
Ｃs ：制御用線３２及び接地線３３と給電線３０、３１との間の誘導キャパシタンス
ＲI ：制御用線３２及び接地線３３と給電線３０、３１との間の近端側の負荷インピーダンス
Ｖi ：発信器２３０から発信される通信信号の信号源電圧

【0042】

図４Ａ及び図４Ｂは、電磁結合によるクロストークの例を示す説明図である。図４Ａは、２本の通信線間で発生する電磁結合によるクロストークを模式的に示しており、図４Ｂは、図４Ａの等価回路を示している。信号を伝送する２本の通信線が近接する場合、当該通信線は誘導インダクタンスがＬm のコイルを有するとみなすことができる。さらに、発信される信号の周波数がｆ、信号源電流がＩn 、そして通信線と接地位との間の負荷インピーダンスがＲI とすると、電磁結合によるクロストーク電圧ＶｎL は、下記の式３として示すことができる。

【0043】

ＶｎL ＝２πｆ・Ｌm ・ＲI ・Ｉn …式３

【0044】

本発明の給電システムでは、制御用線３２及び接地線３３を媒体とした通信信号等の信号の伝送が、給電線３０、３１に対してクロストークするので、図４Ａ及び図４Ｂに示すモデルより複雑になるが、実質的に図４Ａ及び図４Ｂのモデルに近似することができる。従って、図２に示した本発明の実施の形態１に係る給電システムにおいても、電磁結合によるクロストーク電圧ＶｎL を下記の式４として示すことができる。

【0045】

ＶｎL ＝２πｆ・Ｌm ・ＲI ・Ｉn …式４
但し、ｆ ：発信器２３０から発信される通信信号の周波数
Ｌm ：制御用線３２及び接地線３３と給電線３０、３１との間の誘導インダクタンス
ＲI ：制御用線３２及び接地線３３と給電線３０、３１との間の近端側の負荷インピーダンス
Ｉn ：発信器２３０から発信される通信信号の信号源電流

【0046】

実際の給電システムにおいては、静電結合によるクロストーク及び電磁結合によるクロストークの双方が発生する可能性がある。なお、静電結合によるクロストーク電圧ＶｎC 及び電磁結合によるクロストーク電圧ＶｎL の合算値であるクロストーク電圧Ｖｎは、疑似電源網回路（ＬＩＳＮ：Line Impedance Stabilization Network）を用いて測定することができる。疑似電源網回路とは、ＣＥマーク等の規約に関する試験実施時において、伝導性エミッションのデータの取得等の処理を行うための装置であり、クロストーク電圧Ｖｎの測定等の機能を有している。

【0047】

本発明の給電システムにおいては、静電結合によるクロストーク電圧ＶｎC 及び電磁結合によるクロストーク電圧ＶｎL の関係として示すことができる通信に関する系の特性に応じて、車両１側の一次コイル４０ａ及び二次コイル４０ｂの巻き数比（Ｎ1 ：Ｎ2 ）と、給電装置２側の一次コイル２２ａ及び二次コイル２２ｂの巻き数比（Ｎ3 ：Ｎ4 ）とを設計する。

【0048】

具体的には、ＶｎC ＞ＶｎL の場合に、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 より、二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 の方が多く、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 より、二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 の方が多くなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設計する。即ち、ＶｎC ＞ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が、１：Ｎ（Ｎ＞１）となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。なお、ここでは、１：Ｎ（Ｎ＞１）と表現するが、一次コイル４０ａ（２２ａ）側の巻き数が、二次コイル４０ｂ（２２ｂ）側の巻き数より少なければ良いので、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）と一般化することができる。

【0049】

巻き数比が、１：Ｎ（Ｎ＞１）となることにより、充電ケーブル３内での信号電圧レベルが降圧するので、静電結合によるクロストーク電圧ＶｎC が高い系でのクロストークを抑制することができる。例えば、巻き数比が、１：１０、信号原電圧Ｖi が、５Ｖppの場合、充電ケーブル３上の信号電圧を、５００ｍＶppにまで抑制することが可能となる。このように、送信電力に対して送信電圧を抑制することができるので、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を悪化させることなく、クロストークを抑制することが可能となる。

【0050】

なお、車両１側と給電装置２側との巻き数比は、略同一であることが良好な通信品質を維持するために好ましいが、給電装置２側の一次コイル２２ａ及び二次コイル２２ｂの巻き数比（Ｎ3 ：Ｎ4 ）は、１：１であってもよい。

【0051】

ＶｎC ＜ＶｎL の場合は、巻き数比を逆にすることにより、同様の効果が得られる。具体的には、ＶｎC ＜ＶｎL の場合に、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 より、二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 の方が少なく、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 より、二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 の方が少なくなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設計する。即ち、ＶｎC ＜ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が、Ｎ：１（Ｎ＞１）となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。なお、ここでは、Ｎ：１（Ｎ＞１）と表現するが、一次コイル４０ａ（２２ａ）側の巻き数が、二次コイル４０ｂ（２２ｂ）側の巻き数より多ければ良いので、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）と一般化することができる。

【0052】

巻き数比が、Ｎ：１（Ｎ＞１）となることにより、充電ケーブル３内での信号電圧レベルが昇圧するので、電磁結合によるクロストーク電圧ＶｎL が高い系でのクロストークを抑制することができる。このように、送信電力に対して送信電流を抑制することができるので、Ｓ／Ｎ比（信号対雑音比）を悪化させることなく、クロストークを抑制することが可能となる。

【0053】

この場合においても、車両１側と給電装置２側との巻き数比は、略同一であることが良好な通信品質を維持するために好ましいが、給電装置２側の一次コイル２２ａ及び二次コイル２２ｂの巻き数比（Ｎ3 ：Ｎ4 ）は、１：１であってもよい。

【0054】

ＶｎC ＝ＶｎL の場合は、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 と二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 とが等しく、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 と二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 とが等しくなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設計する。即ち、ＶｎC ＝ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が１：１となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。

【0055】

以上のようにして本発明の実施の形態１に係る給電システムを実現することができる。

【0056】

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、制御用線又は接地線中に重畳分離部の一次コイルを介装するのではなく、制御用線及び接地線に分岐部及び支線を設け、支線に重畳分離部の一次コイルを接続する形態である。なお、以降の説明において、実施の形態１と同様の構成については実施の形態１と同様の符号を付し、実施の形態１を参照するものとし、その説明を省略する。

【0057】

図５は、本発明の実施の形態２に係る給電システムの構成例を示す説明図である。給電装置２が備える充電制御部２１は、制御用線３２及び接地線３３の一端が接続されている。制御用線３２及び接地線３３の他端は、接続端子３２ｂ、３３ｂを介して充電ケーブル３に繋がっている。

【0058】

制御用線３２及び接地線３３には、充電制御部２１から接続端子３２ｂ、３３ｂまでの間で分岐する支線の一端が夫々接続されており、２本の支線の他端は、重畳分離部２２に接続されている。重畳分離部２２では、２本の支線の他端に対し、コンデンサ２２ｄ、２２ｅの一端側の端子が接続されている。コンデンサ２２ｄ、２２ｅの他端側の端子には、カップリングトランスを構成する一次コイル２２ａが接続されている。そして、カップリングトランスの二次コイル２２ｂは、通信部２３に接続されている。

【0059】

重畳分離部２２は、支線を介して、制御信号の通信に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２３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２３に入力することで、通信部２３の通信が行われる。

【0060】

車両１が備える接続コネクタ４には、制御用線３２及び接地線３３が挿通されており、制御用線３２及び接地線３３には、接続コネクタ４内で分岐する支線の一端が夫々接続されており、２本の支線の他端は、重畳分離部４０に接続されている。重畳分離部４０では、２本の支線の他端に対し、コンデンサ４０ｄ、４０ｅの一端側の端子が接続されている。コンデンサ４０ｄ、４０ｅの他端側の端子には、カップリングトランスを構成する一次コイル４０ａが接続されている。そして、カップリングトランスの二次コイル４０ｂは、通信部１３に接続されている。

【0061】

重畳分離部４０は、支線を介して、制御信号の通信に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４０が、通信部１３から出力される通信信号を重畳し、また、分離した各種通信信号を通信部１３に入力することで、通信部１３の通信が行われる。即ち、制御信号の伝送に際し、通信信号を重畳及び分離する通信を実現し、充電量管理、又は課金管理等の管理を行うための情報を通信信号として送受信することが可能となる。

【0062】

給電装置２及び車両１を充電ケーブル３に内包された給電線３０、３１、制御用線３２及び接地線３３で接続することにより、給電線３０、３１による通電経路と、制御用線３２による制御信号の伝送経路とが確保され、また接地が行われる。給電装置２及び車両１が制御用線３２及び接地線３３で接続された状態においては、制御用線３２、接地線３３、給電装置２の重畳分離部２２内の２本の支線、コンデンサ２２ｄ、２２ｅ、及び一次コイル２２ａ、並びに接続コネクタ４の重畳分離部４０内の２本の支線、コンデンサ４０ｄ、４０ｅ、及び一次コイル４０ａによって閉じられた電流ループ回路が構成される。そして、このループ内にカップリングトランスとして配置された給電装置２内の重畳分離部２２及び接続コネクタ４内の重畳分離部４０により、通信信号の重畳及び分離を行うことができ、給電装置２及び車両１間で通信を行うことができる。

【0063】

実施の形態２においても、通信に関する系と、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比との関係は、実施の形態１と同様である。

【0064】

具体的には、ＶｎC ＞ＶｎL の場合に、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 より、二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 の方が多く、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 より、二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 の方が多くなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設定する。即ち、ＶｎC ＞ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が、１：Ｎ（Ｎ＞１）となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。なお、ここでは、１：Ｎ（Ｎ＞１）と表現するが、一次コイル４０ａ（２２ａ）側の巻き数が、二次コイル４０ｂ（２２ｂ）側の巻き数より少なければ良いので、Ｍ：Ｎ（Ｎ＞Ｍ）と一般化することができる。

【0065】

また、ＶｎC ＜ＶｎL の場合は、巻き数比を逆にすることにより、同様の効果が得られる。具体的には、ＶｎC ＜ＶｎL の場合に、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 より、二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 の方が少なく、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 より、二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 の方が少なくなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設計する。即ち、ＶｎC ＜ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が、Ｎ：１（Ｎ＞１）となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。なお、ここでは、Ｎ：１（Ｎ＞１）と表現するが、一次コイル４０ａ（２２ａ）側の巻き数が、二次コイル４０ｂ（２２ｂ）側の巻き数より多ければ良いので、Ｎ：Ｍ（Ｎ＞Ｍ）と一般化することができる。

【0066】

また、ＶｎC ＝ＶｎL の場合は、一次コイル４０ａの巻き数Ｎ1 と二次コイル４０ｂの巻き数Ｎ2 とが等しく、また、一次コイル２２ａの巻き数Ｎ3 と二次コイル２２ｂの巻き数Ｎ4 とが等しくなるように、Ｎ1 ：Ｎ2 及びＮ3 ：Ｎ4 を設計する。即ち、ＶｎC ＝ＶｎL の場合、一次コイル４０ａ（２２ａ）及び二次コイル４０ｂ（２２ｂ）の巻き数比が１：１となるように、Ｎ1 ：Ｎ2 （Ｎ3 ：Ｎ4 ）を設計する。

【0067】

前記実施の形態１及び２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、通信の系に関する特性に応じて、巻き数比を設定し、昇圧又は降圧する様々な形態に展開することが可能である。

【0068】

例えば、車両の重畳分離部を接続コネクタ外に設ける等、様々な形態に展開することが可能である。

【0069】

また、巻き数比は必ずしも固定する必要はなく、巻き数比を可変にすることにより、通信ケーブルの特性に応じて適宜設定することが可能となる等、様々な形態に展開することができる。

【0070】

また、充電制御に用いる制御信号の伝送に制御用線３２を用い、通信信号の伝送に制御用線３２及び接地線３３を用いたが、充電制御に用いる制御信号の伝送、及び、通信信号の伝送の一方又は双方に、車両１のボディ、又は、給電装置２の筐体等の導体を用いてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１ 車両
１０ バッテリ（蓄電装置）
１１ 充電部
１２ 充電制御部
１２０ キャパシタ
１３ 通信部
１３０ 抵抗
２ 給電装置
２０ 電力供給部
２１ 充電制御部
２１０ キャパシタ
２２ 重畳分離部
２２ａ 一次コイル
２２ｂ 二次コイル
２２ｃ 磁性体コア
２２ｄ、２２ｅ コンデンサ
２３ 通信部
２３０ 発信器
２３１ 抵抗
３ 充電ケーブル
３０、３１ 給電線
３２ 制御用線
３３ 接地線
３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ 接続端子
３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ 接続端子
４ 接続コネクタ
４０ 重畳分離部
４０ａ 一次コイル
４０ｂ 二次コイル
４０ｃ 磁性体コア
４０ｄ、４０ｅ コンデンサ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】