供电系统和连接器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种供电系统，通过该系统，当利用用于供电的供电线、地线以及用于传输用以控制向蓄电设备的供电的控制信号的控制线来连接供电设备和其上安装有从供电设备向其供电的蓄电设备的车辆时，可以抑制封装有供电线、控制线和地线的充电电缆内的供电线与控制线之间以及供电线与地线之间的串扰的发生。还提供了一种用于连接的连接器。连接至控制线（32）和地线（33）中的至少一个的初级线圈（40a（22a））与连接至发送/接收通信信号的通信单元的次级线圈（40b（22b））之间的绕线匝数之比在其中VnC>VnL的系统中被设定为1：N（N>1）而在其中VnC<VnL的系统中被设定为N：1（N>1）。
【专利说明】供电系统和连接器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电系统以及在该供电系统中使用的连接器，在所述供电系统中，供电设备通过供电线和地线以及控制线连接至车辆，所述车辆具有由所述供电设备供电的蓄电设备，所述供电线和地线用于供电，所述控制线用以传输用于所述蓄电设备的供电控制的控制信号。
【背景技术】
[0002]近年来，电动车与混合动力电动车已经开始普及，它们均具有诸如发动机与电池之类的设备，并且利用存储于电池中的电力驱动发动机来行驶。在电动车中，需要外置供电设备为电池供电，甚至一些混合动力电动车为其中外置供电设备可以为电池供电的插入式混合动力电动车。在从外部向电池进行供电的车辆中，充电电缆的插头与车辆内提供的供电端口的连接器设备连接，该充电电缆包含与外置供电设备连接的供电线。此外，通过该充电电缆进行从供电设备向车辆的电池的供电。
[0003]此外，在从供电设备向车辆的电池供电时，供电设备通过用于发送和接收控制导频信号的控制线与车辆相连，并且在充电时，执行基于该控制导频信号的充电控制。此外，已提出了对其中使用了控制线的通信叠加另一通信信号的通信系统(例如，参照非专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献1:“SURFACE VEHICLE RECOMMENDED PRACTICE”，J17722010 年 I 月，Society of Automotive Engineers, Inc., 1996 年 10 月(2010 年 I 月修订)
【发明内容】
[0007]本发明解决的技术问题
[0008]然而，在实现如非专利文献I所述的通信系统时，供电所需的充电电缆包括供电线、地线以及控制线。此外，充电电缆的长度有时达到10m。因此，当针对控制线叠加具有若干VPP电压的2至30MHz的通信信号时，存在叠加在控制导频信号上的通信信号在供电线处导致串扰的问题。不用说，该串扰会对诸如供电之类的现象产生不良影响，并且当不满足与对于贴附FCC标志、VCCI标志、CE标志等的规定所需的符合性测试相关的标准时，会出现产品的出厂受到限制的问题。
[0009]一种抑制串扰的方法的示例是用于抑制控制线中叠加的通信信号的功率电平的方法。此处，当通信信号的功率电平受到抑制时，由安装在车辆上的各种电子设备引起的噪声的影响变得相对较大，因此S/N比(信噪比)恶化，带来通信性能退化的问题。
[0010]鉴于此情况而设计了本发明，其目的在于提供一种供电系统和一种连接器，其能够在不对通信信号功率的输出电平进行过度抑制的情况下，通过抑制通信信号的电压电平或电流电平来抑制串扰的发生。[0011]问题解决方案
[0012]在根据本发明的供电系统中，供电设备通过用于供电的供电线和地线以及用于传输控制信号的控制线连接至具有从所述供电设备向其供电的蓄电设备的车辆，其中所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制。所述车辆包括:通信单元，其发送和接收不同于控制信号的通信信号；以及车辆侧叠加/分离单元，其针对控制线和地线来执行通信信号的叠加/分离。所述车辆侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号转接器包括:初级线圈，其与控制线和地线中的至少一条相连接；以及次级线圈，其与初级线圈电磁耦合并且与连接至通信单元相连接。初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比为M/N(N>M)。所述供电设备包括供电设备侧叠加/分离单元，其通过控制线与地线执行用于通信的通信信号的叠加/分离。
[0013]在根据本发明的供电系统中，与通信信号的通信相关的系统具有以下特点特性:由于控制线和地线与供电线之间的感抗成分引起的串扰的影响大于由于控制线和地线与供电线之间的容抗成分引起的串扰的影响。
[0014]在根据本发明的供电系统中，供电设备通过用于供电的供电线和地线以及用于传输控制信号的控制线连接至具有从所述供电设备向其供电的蓄电设备的车辆，其中，所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制，并且从所述供电设备向其所述蓄电设备供电。所述车辆包括:通信单元，其发送和接收不同于控制信号的通信信号；以及车辆侧叠加/分离单元，其针对控制线和地线来执行通信信号的叠加/分离。所述车辆侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号转换器变换器，所述电磁感应式信号转换器变换器包括:初级线圈，其与控制线和地线中的至少一条相连接；以及次级线圈，其与初级线圈电磁耦合并且与通信单元相连接。初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比为N/M(N>M)。所述供电设备包括供电设备侧叠加/分离单元，其通过控制线和地线执行用于通信的通信信号的叠加/分离。
[0015]在根据本发明的供电系统中，与通信信号的通信相关的系统具有以下特性:由于控制线和地线与供电线之间的感抗成分引起的串扰的影响小于由于控制线和地线与供电线之间的容抗成分引起的串扰的影响。
[0016]在根据本发明的供电系统中，所述供电设备还包括供电设备侧通信单元，其发送和接收通信信号。所述供电设备侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器包括:初级线圈，其与控制线和地线中的至少一条相连接；以及次级线圈，其与初级线圈电磁耦合并且与供电设备侧通信单元相连接。供电设备侧叠加/分离单元内提供的初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比与车辆侧叠加/分离单元内提供的初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比实质上相等。
[0017]在根据本发明的供电系统中，所述初级线圈插入至控制线或地线，或同时插入至两者之中。
[0018]在根据本发明的供电系统中，所述初级线圈连接至两条支线，所述两条支线分别从控制线与地线分支出来。
[0019]根据本发明的连接器包括:连接设备装置，其用于将向车载蓄电设备供电所需的供电线与地线以及用于传输控制信号的控制线与车辆外部电缆相连接，其中所述控制线信号用于蓄电设备的供电控制；以及叠加/分离单元，其用于针对控制线和地线来执行不同于控制信号的通信信号的叠加/分离。所述叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有:初级线圈，其与控制线和地线中的至少一条相连接；以及次级线圈，其与初级线圈电磁耦合并且与用于发送和接收通信信号的通信单元相连接。初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比为M/N(N>M)。
[0020]根据本发明的连接器包括:连接装置，其将向车载蓄电设备供电所需的供电线与地线以及用于传输控制信号的控制线与车辆外部电缆相连接，其中所述控制信号用于蓄电设备的供电控制；以及叠加/分离单元，其针对控制线和地线来执行不同于控制信号的通信信号的叠加/分离。所述叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有:初级线圈，其与控制线和地线中的至少一条相连接；以及次级线圈，其与初级线圈电磁耦合并且与用于发送和接收通信信号的通信单元相连接。初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比为N/M(N>M)。
[0021]在本发明中，可以通过适当地设计初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之t匕，在不对通信信号的功率电平进行过度抑制的情况下，根据与通信相关的系统的特性来抑制通信信号的电压电平或电流电平。
[0022]发明效果
[0023]通过适当地设计初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数的比值，根据本发明的供电系统与连接器可以根据与通信相关的系统的特性来抑制通信信号的电压电平或电流电平。因此，本发明具有例如可以在不劣化S/N比的情况下抑制串扰的发生的优越效果。此外，本发明还具有如下的优越效果:例如，可以通过抑制串扰的发生来抑制对诸如供电之类的现象产生的不良影响，并且可以生产符合关于与产品出厂等相关的各种符合性测试的标准的优良广品。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是示出了根据本发明实施例1的供电系统的配置示例的说明图。
[0025]图2是示出了根据本发明实施例1的供电系统的配置示例的示意图。
[0026]图3A是示出了由于静电耦合导致的串扰的示例的说明图。
[0027]图3B是示出了由于静电耦合导致的串扰的示例的说明图。
[0028]图4A是示出了由于电磁耦合导致的串扰的示例的说明图。
[0029]图4B是示出了由于电磁耦合导致的串扰的示例的说明图。
[0030]图5是示出了根据本发明实施例2的供电系统的配置示例的说明图。
【具体实施方式】
[0031]以下描述将参照用以示出本发明的一些实施例的附图来对本发明进行详细解释。
[0032]实施例1
[0033]图1是示出了根据本发明实施例1的供电系统的配置示例的说明图。图1示出了这样一个示例:其中，本发明的供电系统适用于在从诸如充电站之类的供电设备2向设在诸如电动车或插入式混合动力电动车之类的车辆I内的电池(蓄电设备)10供电时的供电控制。
[0034]车辆I与供电设备2可经由充电电缆3彼此连接。充电电缆3包括:两条供电线30和31，它们将作为电力供给线；控制线32，其用于传输诸如控制导频信号之类的用于充电控制的控制信号；以及地线33，其为用于接地的导线。充电电缆3的一端连接至供电设备2 —侧，并且在另一端侧提供的插头可以连接至连接器4，该连接器4被配置为车辆I 一侧的接头。通过将充电电缆3的另一端连接至连接器4，充电电缆3内的供电线30和31、控制线32与地线33耦接至设在连接器4内的连接端子30a、3la、32a与33a，从而得到图1所示电路配置。
[0035]供电线30和31均为施加有交流电压的AC线。控制线32为用于发送和接收诸如控制导频信号之类的控制信号的信号线，并且基于所发送和接收的控制导频信号来执行充电控制。此外，在根据本发明的供电系统中，利用控制线32与地线33这两根导线来传输作为不同于控制信号的通信信号的、且用于诸如充电管理或计费管理之类的管理的信息或者各种其它信息。即，本发明中的供电系统被构造为通过控制线32与地线33这两根缆线将通信信号叠加在针对通信的控制信号(控制导频信号)上，并且建立通信。
[0036]供电设备2设有:供电单元20，其提供交流电；充电控制单元21，其用于建立与充电控制相关的通信；叠加/分离单元22，其执行通信信号的叠加和分离；以及通信单元23，其发送与接收通信信号。
[0037]供电单元20与供电线30和31的一端以及地线33连接。充电控制单元21与控制线32的一端以及地线33连接。需要注意的是，供电线30和31以及地线33均从供电单元20连接至另一设备或线路。为了方便起见，在以下描述中供电线30和31、控制线32和地线33包括被配置为内部导线的延长线部分，尽管供电设备2内的线路是起到通过连接端子30b、31b、32b和33b与供电设备2外部的充电电缆3中包含的供电线30和31、控制线32和地线33连接的延长线的作用的内部导线。
[0038]充电控制单元21例如是符合与充电控制相关的国际标准的输出侧电路，并且通过发送和接收诸如控制导频信号之类的控制信号来执行诸如连接确认或开始通电之类的各种状态下的充电控制。在充电控制单元21中，配置有用于连接控制线32与地线33的电容器210、诸如使控制信号振荡的振荡电路之类各种元件和电路、以及诸如用来检测供电单元20和电池10的状态并且用来决定要振荡的控制信号的微计算机和缓冲器之类的其它各种电路(附图中未示)。
[0039]叠加/分离单元22设置在控制线32上充电控制单元21与连接端子32b之间的位置处。叠加/分离单元22设有构成耦合变压器(电磁感应式信号变换器)的初级线圈22a、次级线圈22b以及磁芯22c，并且该耦合变压器的初级线圈22a被设置为插入至控制线32中。耦合变压器的次级线圈22b与通信单元23连接。虽然此处示出了初级线圈22a插入至控制线32中的状态，但应当注意的是，本发明并不局限于此，而初级线圈22a可以插入至地线33中，或同时插入至控制线32和地线33两者中。
[0040]叠加/分离单元22通过控制线32对诸如控制导频信号之类的控制信号的通信叠加各种通信信号，并且分离各种叠加的通信信号。当叠加/分离单元22叠加由通信单元23输出的各种通信信号、以及将各种分离出的通信信号输入至通信单元23时，即建立了通信单元23的通信。
[0041]除电池10与连接器4之外，车辆I还设有:充电单元11，其对电池10进行充电；充电控制单元12，其建立与充电控制相关的通信；以及通信单元13，其发送和接收通信信号。[0042]车辆I与充电电缆3的另一端连接，因此充电电缆3内包含的供电线30和31的另一端、控制线32的另一端、以及地线33的另一端与车辆I的内部线路相连接。供电线30和31的另一端通过车辆I内配置的AC线连接至充电单元11，该充电单元11对电池10进行充电。控制线32的另一端通过被配置为车辆I中的内部线路的延长线连接至充电控制单元12。此外，地线33的另一端通过被配置为车辆I内的内部线路的延长线连接至充电单元11与电池10以及充电控制单元12。需要注意的是，与充电线30和31连接的AC线的前端、与控制线32连接的延长线的前端以及与地线33连接的延长线的前端均插入至连接器4中提供的插入孔。通过连接连接器4与充电电缆3，充电电缆3内的供电线30和31、控制线32以及地线33与连接器4内部的线路连接。应当注意的是，为方便起见，在以下描述中供电线30和31、控制线32以及地线33也包括AC线与内部线路。
[0043]充电控制单元12例如是符合与充电控制相关的国际标准的输入侧电路，并且通过发送和接收诸如控制导频信号之类的控制信号来执行诸如连接确认或开始通电之类的各种状态下的充电控制。在充电控制单元12中，配置有:各种元件，例如用于连接控制线32与地线33的电容器120 ;以及其它各种未在图中示出的电路，例如用来基于控制信号进行处理并且用来检测电池10和充电单元11的状态的微计算机和缓冲器。应当注意的是，如图1所示的电路配置仅为示例，并且可以例如通过在连接器4中设置电容器120来适当地进行设计。
[0044]连接器4设有叠加/分离单元40，其执行通信信号的叠加/分离，并且控制线32被插入至该叠加/分离单元40中。此外，叠加/分离单元40设有作为耦合变压器(电磁感应式信号变换器)的插入至控制线32的初级线圈40、连接至通信单元13的次级线圈40b、以及磁芯40c。此磁芯40c形状为环状或棒状，并且被初级线圈40a和次级线圈40b卷绕。此外，此叠加/分离单元40通过控制线32将通信信号叠加到控制信号的通信上，并且分离叠加的通信信号。虽然此处示出了初级线圈40a插入至控制线32中的状态，但应当注意的是，本发明并不局限于此，并且初级线圈40a可以插入至地线33中，或同时插入至控制线32与地线33中。如上所述，当连接器4内的叠加/分离单元40叠加要从通信单元13输出的各种通信信号、以及将各种分离出的通信信号输入至通信单元13时，即建立了通信单元13的通信。亦即，在传输控制信号时，可以实现用于叠加和分离通信信号的通信，并且可以发送与接收作为通信信号的、用于诸如充电量管理或计费管理之类的管理的信息。
[0045]通过利用充电电缆3内包含的供电线30和31、控制线32以及地线33将供电设备2与车辆I连接，确保了由供电线30和31构成的通电路径以及由控制线32构成的控制信号的传输路径并且实现了接地。在供电设备2与车辆I通过控制线32和地线33连接的状态下，由控制线32、地线33、电容器210、供电设备2中的初级线圈22a、连接器4中的初级线圈40a、以及电容器120构造了一个闭合的电流回路。此外，在回路中均被配置为耦合变压器的供电设备2中的叠加/分离单元22和连接器4内的叠加/分离单元40，可以叠加和分离通信信号，从而可以在供电设备2与车辆I之间建立通信。
[0046]图2是示出了根据本发明实施例1的供电系统的配置示例的示意图。图2涉及在图1所示的供电系统中针对控制线32和地线33执行通信信号的叠加/分离的通信，并且还示出了供电设备2传输通信信号而车辆I接收通信信号的情况下的配置示例。
[0047]如图2所示，在供电设备2 —侧执行发送处理的通信单元23可以示为其中使用了用于发送通信信号的发送器230和电阻231的等效电路。此外，如图2所示，在车辆I 一侧执行接收处理的通信单元13可以示为其中使用了电阻130的等效电路。
[0048]此外，在车辆I 一侧的叠加/分离单元40内设置的初级线圈40a和次级线圈40b的绕线匝数分别为NI与N2，在供电设备2 —侧的叠加/分离单元22内设置的初级线圈22a与次级线圈22b的绕线匝数分别为N3与N4。
[0049]如图2所示，由于供电线30和31、控制线32和地线33均包含在充电电缆3内部，因此，供电线30和31与叠加通信信号的控制线32和地线33邻近。因此，利用控制线32与地线33作为介质来传输诸如通信信号之类的信号可能会对供电线30和31产生串扰影响。
[0050]图3A与3B是示出了由于静电耦合导致的串扰的示例的说明图。图3A示意性地示出了由于两条通信线之间出现的静电耦合而导致的串扰，图3B示出了图3A的等效电路。当两条用于传输信号的通信线彼此邻近时，可认为该两条通信线在容抗为Cs的电容器处相连接。此外，假设要传输的信号的频率为f，信号源电压为Vi，通信线与接地电位之间的负载阻抗为RI，则由静电耦合导致的串扰电压VnC可表示为下述表达式I。
[0051]VnC=2 π f.Cs.RI.Vi(表达式 I)
[0052]由于将控制线32和地线33作为介质来传输诸如通信信号之类的信号，因此在供电线30和31上发生串扰。因此本发明的供电系统比图3A与图3B所示的模型更为复杂。但是，可认为本发明的供电系统本质上与图3A与图3B所示的模型相同。因此，在图2所示的根据本发明实施例1的供电系统中，也可以将由静电耦合导致的串扰电压VnC表示为以下表达式2。
[0053]VnC=2 π f.Cs.RI.Vi(表达式 2)
[0054]此处，
[0055]f:要从发送器230发送的通信信号的频率
[0056]Cs:控制线32和地线33与供电线30和31之间的容抗
[0057]R1:控制线32和地线33与供电线30和31之间近端侧的负载阻抗
[0058]V1:要从发送器230发送的通信信号的信号源电压
[0059]图4A与4B是示出了由于电磁耦合导致的串扰的示例的说明图。图4A示意性地示出了由于两条通信线之间发生的电磁耦合而导致的串扰，图4B示出了图4A的等效电路图。当两条用于传输信号的通信线彼此邻近时，可认为该两条通信线具有感抗为Lm的线圈。此外，假设要传输的信号的频率为f，信号源电流为In，通信线与接地电位之间的负载阻抗为RI，则由电磁耦合导致的串扰电压VnL可表示为下述表达式3。
[0060]VnL=2 π f.Lm.RI.In(表达式 3)
[0061]由于将控制线32和地线33作为介质来传输诸如通信信号之类的信号，因此在供电线30和31上会发生串扰。因此本发明的供电系统比图4A和图4B所示的模型更为复杂。但是，可认为本发明的供电系统实质上与图4A和图4B所示的模型相同。因此，在图2所示的根据本发明实施例1的供电系统中，可以将由电磁耦合导致的串扰电压VnL表示为以下表达式4。
[0062]VnL=2 π f.Lm.RI.In(表达式 4)
[0063]此处，[0064]f:要从发送器230发送的通信信号的频率
[0065]Lm:控制线32和地线33与供电线30和31之间的感抗
[0066]R1:控制线32和地线33与供电线30和31之间近端侧的负载阻抗
[0067]In:要从发送器230发送的通信信号的信号源电流
[0068]在实际的供电系统中，由静电I禹合引起的串扰和由电磁I禹合引起的串扰均有可能发生。需要注意的是，可使用LISN (线路阻抗稳定网络)来测量串扰电压Vn，该串扰电压Vn为由静电耦合引起的串扰电压VnC与由电磁耦合弓I起的串扰电压VnL之和。该LISN为这样一种设备:其在实施与CE标志等的标准相关的测试中用于执行诸如传导性发送的数据的获取之类的处理，并且具有诸如测量串扰电压Vn之类的功能。
[0069]在本发明的供电系统中，车辆I 一侧的初级线圈40a的绕线匝数与次级线圈40b的绕线匝数之比(N1/N2)和供电设备2 —侧的初级线圈22a的绕线匝数与次级线圈22b的绕线匝数之比(N3/N4)，均根据与通信相关的系统的特性设计，该特性可表示为由静电耦合引起的串扰电压VnC与由电磁I禹合引起的串扰电压VnL之间的相互关系。
[0070]具体而言，当满足VnOVnL时，N1:N2以及N3:N4均按下述方式来设计:次级线圈40b的绕线匝数N2大于初级线圈40a的绕线匝数NI，并且次级线圈22b的绕线匝数N4大于初级线圈22a的绕线匝数N3。S卩，当满足VnOVnL时，N1:N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数比为1/N(N>1)。虽然此处使用1/N (N>1)的表示，但要注意的是，该表示可以概括为M/N (N>M)，这是由于仅需要初级线圈40a (22a) 一侧的绕线匝数小于次级线圈40b (22b) 一侧的绕线匝数。
[0071]当绕线匝数比为1/N(N>1)时，其导致充电电缆3内的信号电压电平下降，因此可以抑制在具有由静电耦合导致的高串扰电压VnC的系统内的串扰。例如，当绕线匝数比为1/10并且信号源电压Vi为5Vpp时，可以将充电电缆3上的信号电压抑制为500mVpp。如上所述，由于可以针对发送电力抑制发送电压，因此可以在不劣化S/N比(信噪比)的同时抑制串扰。
[0072]虽然为了维持良好的通信质量，车辆I 一侧的绕线匝数比与供电设备2 —侧的绕线匝数比优选的为基本相等，但需要注意的是，供电设备2 —侧的初级线圈22a的绕线匝数与次级线圈22b的绕线匝数之比(N3/N4)可以为I。
[0073]当满足VnCXVnL时，通过颠倒绕线匝数比可以得到类似效果。具体来说，当满足VnCXVnL时，NI:N2以及N3:N4均按下述方式来设计:次级线圈40b的绕线匝数N2小于初级线圈40a的绕线匝数NI，并且次级线圈22b的绕线匝数N4小于初级线圈22a的绕线匝数N3。S卩，当满足VnCXVnL时，N1:N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比为N(N>1)。虽然此处使用了 N (N>1)的表示，但要指出的是，该表示可以概括为N/M (N>M),这是由于仅需要初级线圈40a (22a)—侧的绕线匝数大于次级线圈40b (22b) 一侧的绕线匝数。
[0074]当绕线匝数比为N(N>1)时，其导致充电电缆3内的信号电压电平上升，因此可以抑制具有由电磁耦合导致的高串扰电压VnL的系统内的串扰。如上所述，由于可以针对发送电力抑制发送电流，因此可以在不劣化S/N比(信噪比)的同时抑制串扰。
[0075]虽然为了维持良好的通信质量，在该情况下车辆I 一侧的绕线匝数比与供电设备2 —侧的绕线匝数比优选的为基本相等，但需要指出的是，在供电设备2—侧，初级线圈22a的绕线匝数与次级线圈22b的绕线匝数比(N3/N4)可以为I。
[0076]当满足VnC=VnL时，N1:N2以及N3:N4均按下述方式来设计:初级线圈40a的绕线匝数NI等于次级线圈40b的绕线匝数N2，并且初级线圈22a的绕线匝数N3等于次级线圈22b的绕线匝数N4。S卩，当满足VnC=VnL时，NI:N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比为I。
[0077]根据本发明实施例1的供电系统可以以此方式来实现。
[0078]实施例2。
[0079]实施例2为这样一种模式:其中实施例1内的叠加/分离单元的初级线圈未插入至控制线和地线中，而是在控制线与地线处设有分支单元与支线，并且叠加/分离单元的初级线圈与此支线连接。需要指出的是，在以下描述中对于与实施例1相同的配置，采用与实施例1类似的附图标记以使得可以参考实施例1，并且省略其说明。
[0080]图5是示出了根据本发明实施例2的供电系统的配置示例的说明图。设在供电设备2内的充电控制单元21与控制线32和地线33的一端连接。控制线32和地线33的另一端通过连接端子32b与33b连接至充电电缆3。
[0081 ] 控制线32和地线33分别连接至在充电控制单元21与连接端子32b和33b之间的位置处分支出来的各支线的一端，并且此两条支线的另一端连接至叠加/分离单元22。在叠加/分离单元22内，两条支线的另一端连接至电容器(condenser) 22d与22e的一端侧处的端子。电容器22d与22e的另一侧处的端子连接至耦合变压器内包含的初级线圈22a。此外，耦合变压器的次级线圈22b连接至通信单元23。
[0082]叠加/分离单元22经由分支线将各种通信信号叠加到控制信号的通信上，并且分离各种叠加的通信信号。当叠加/分离单元22叠加要从通信单元23输出的各种通信信号、以及将分离出的各种通信信号输入至通信单元23时，建立了通信单元23的通信。
[0083]控制线32和地线33均插入至设在车辆I内的连接器4。控制线32和地线33分别连接至在连接器4内分支出来的各支线的一端，并且此两条支线的另一端连接至叠加/分离单元40。在叠加/分离单元40内，此两条支线的另一端连接至电容器40d与40e的一端侧处的端子。电容器40d与40e的另一端侧处的端子连接至耦合变压器内包含的初级线圈40a。此外，耦合变压器的次级线圈40b连接至通信单元13。
[0084]叠加/分离单元40经由支线将各种通信信号叠加到控制信号的通信上，并且分离各种叠加的通信信号。当叠加/分离单元40叠加要从通信单元13输出的通信信号、以及将分离出的各种通信信号输入至通信单元13时，建立了通信单元13的通信。即，在传输控制信号时，可以实现用于叠加和分离通信信号的通信，并且可以发送和接收作为通信信号的信息，此信息用于诸如充电量管理或计费管理之类的管理。
[0085]通过经由充电电缆3内包含的供电线30和31、控制线32以及地线33将供电设备2与车辆I相连接，确保了由供电线30和31构成的通电路径以及由控制线32构成的控制信号的传输路径，并且实现了接地。在供电设备2与车辆I通过控制线32和地线33连接的状态下，由控制线32、地线33、供电设备2的叠加/分离单元22内的两条支线、电容器22d和22e和初级线圈22a、连接器4的叠加/分离单元40内的两条支线、电容器40d与40e以及初级线圈40a构造了一个闭合的电流回路。此外，在回路中均被配置为耦合变压器的供电设备2中的叠加/分离单元22以及连接器4内的叠加/分离单元40，可以叠加和分离通信信号，并且在供电设备2与车辆I之间建立通信。
[0086]实施例2中初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比和与通信相关的系统之间的相互关系与实施例1中类似。
[0087]具体而言，当满足VnOVnL时，N1:N2以及N3:N4均按下述方式来设计:次级线圈40b的绕线匝数N2大于初级线圈40a的绕线匝数NI，并且次级线圈22b的绕线匝数N4大于初级线圈22a的绕线匝数N3。S卩，当满足VnOVnL时，N1:N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比为1/N(N>1)。虽然此处使用了 1/N (N>1)的表示，但要指出的是，该表示可以概括为M/N (N>M)，这是由于仅需要初级线圈40a (22a) —侧的绕线匝数小于次级线圈40b (22b)—侧的绕线匝数。
[0088]当满足VnCXVnL时，通过颠倒绕线匝数比可以得到类似效果。具体而言，当满足VnCXVnL时，N1: N2以及N3:N4均按下述方式来设计:次级线圈40b的绕线匝数N2小于初级线圈40a的绕线匝数NI，并且次级线圈22b的绕线匝数N4小于初级线圈22a的绕线匝数N3。S卩，当满足VnCXVnL时，N1: N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比为N(N>1)。虽然此处使用了 1/N (N>1)的表示，但要指出的是，该表示可以概括为N/M (N>M),这是由于仅需要初级线圈40a (22a)—侧的绕线匝数大于次级线圈40b (22b) 一侧的绕线匝数。
[0089]当满足VnC=VnL时,N1:N2以及N3:N4均按下述方式来设计:初级线圈40a的绕线匝数NI等于次级线圈40b的绕线匝数N2，并且初级线圈22a的绕线匝数N3等于次级线圈22b的绕线匝数N4。S卩，当满足VnC=VnL时，N1:N2 (N3:N4)按下述方式来设计:初级线圈40a (22a)的绕线匝数与次级线圈40b (22b)的绕线匝数之比为I。
[0090]实施例1与2仅公开了本发明大量示例中的一部分，还可以通过根据与通信的系统相关的特性来设定用于升压或降压的绕线匝数比，从而将各实施例扩展至各种模式。
[0091]例如，可以通过将车辆的叠加/分离单元置于连接器外，从而将各实施例扩展至各种模式。
[0092]此外，不必固定绕线匝数比，并且例如可以通过使绕线匝数比可变而使得可以根据通信电缆的特性来适当地设置绕线匝数比，从而将各实施例扩展至各种模式。
[0093]虽然在以上描述中使用控制线32来传输要用于充电控制的控制信号并且使用控制线32和地线33来传输通信信号，但也可以使用诸如车辆I的车身或供电设备2的外壳之类的导体来进行要用于充电控制的控制信号的传输和通信信号的传输中的一者或两者。
[0094]附图标记说明
[0095]I 车辆
[0096]10 电池(蓄电设备)
[0097]11 充电单元
[0098]12 充电控制单元
[0099]120 电容器
[0100]13 通信单元
[0101]130 电阻
[0102]2 供电设备
[0103]20 供电单元[0104]21 充电控制单元
[0105]210 电容器
[0106]22 叠加/分离单元
[0107]22a初级线圈
[0108]22b次级线圈
[0109]22c 磁芯
[0110]22d，22e 电容器
[0111]23 通信单元
[0112]230发送器
[0113]231 电阻
[0114]3 充电电缆
[0115]30，31 供电线
[0116]32控制线
[0117]33 地线
[0118]30a, 31a, 32a, 33a 连接端子
[0119]30b, 31b, 32b, 33b 连接端子
[0120]4 连接器
[0121]40 叠加/分离单元
[0122]40a初级线圈
[0123]40b次级线圈
[0124]40c 磁芯
[0125]40d，40e 电容器
【权利要求】
1.一种供电系统，其中供电设备经由用于供电的供电线和地线以及用于传输控制信号的控制线与具有蓄电设备的车辆连接，其中从所述供电设备向所述蓄电设备供电，以及所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制，其特征在于， 所述车辆包括: 通信单元，其发送和接收不同于所述控制信号的通信信号；以及车辆侧叠加/分离单元，其针对所述控制线和所述地线来执行所述通信信号的叠加/分离； 其中，所述车辆侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与所述控制线和所述地线中的至少一条相连接，所述次级线圈与所述初级线圈电磁耦合并且与所述通信单元相连接， 其中，所述初级线圈的绕线匝数与所述次级线圈的绕线匝数之比为M/N (N>M)， 其中，所述供电设备包括供电设备侧叠加/分离单元，其经由所述控制线和所述地线执行用于通信的所述通信信号的叠加/分离。
2.如权利要求1所述的供电系统， 其中，与所述通信信号的通信相关的系统具有下述特性:由于所述控制线和所述地线与所述供电线之间的感抗成分引起的串扰的影响大于由于所述控制线和所述地线与所述供电线之间的容抗成分引起的串扰的影响。
3.一种供电系统，其中供电设备经由用于供电的供电线和地线以及用于传输控制信号的控制线与具有蓄电设备的车辆相连接，其中，从所述供电设备向所述蓄电设备供电，并且所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制，其特征在于，` 所述车辆包括: 通信单元，其发送与接收不同于所述控制信号的通信信号；以及车辆侧叠加/分离单元，其针对所述控制线和所述地线来执行所述通信信号的叠加/分离； 其中，所述车辆侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与所述控制线和所述地线中的至少一条相连接，所述次级线圈与所述初级线圈电磁耦合并且与所述通信单元相连接， 其中，所述初级线圈的绕线匝数与所述次级线圈的绕线匝数之比为N/M (N>M)， 其中，所述供电设备包括供电设备侧叠加/分离单元，其经由所述控制线和所述地线来执行用于通信的所述通信信号的叠加/分离。
4.如权利要求3所述的供电系统， 其中，与所述通信信号的通信相关的系统具有下述特性:由于所述控制线和所述地线与所述供电线之间的感抗成分引起的串扰的影响小于由于所述控制线和所述地线与所述供电线之间的容抗成分引起的串扰的影响。
5.如权利要求1至4中任一项所述的供电系统， 其中，所述供电设备还包括供电设备侧通信单元，其发送和接收所述通信信号， 其中，所述供电设备侧叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与所述控制线和所述地线中的至少一条相连接，所述次级线圈与所述初级线圈电磁耦合并且与所述供电设备侧通信单元相连接， 其中，所述供电设备侧叠加/分离单元中提供的初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比与所述车辆侧叠加/分离单元中提供的初级线圈的绕线匝数与次级线圈的绕线匝数之比实质上相等。
6.如权利要求1至5中任一项所述的供电系统， 其中，所述初级线圈插入至所述控制线或所述地线中，或同时插入至两者之中。
7.如权利要求1至5中任一项所述的供电系统， 其中，所述初级线圈与分别从所述控制线与所述地线分支出来的两条支线相连接。
8.一种连接器，其包括连接装置，所述连接装置用于将向车载蓄电设备供电所需的供电线和地线以及用以传输控制信号的控制线与车辆外部电缆连接，其中，所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制，其特征在于，所述连接器包括: 叠加/分离单元，其针对所述控制线和所述地线来执行不同于所述控制信号的通信信号的叠加/分离， 其中，所述叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与所述控制线和所述地线中的至少一条相连接，所述次级线圈与所述初级线圈电磁耦合并且与发送和接收所述通信信号的通信单元相连接， 其中，所述初级线圈的绕线匝数与所述次级线圈的绕线匝数之比为M/N(N>M)。
9.一种连接器，其包括连接装置，所述连接装置用于将向车载蓄电设备供电所需的供电线和地线以及用以传输控制信号的`控制线与车辆外部电缆相连接，其中，所述控制信号用于所述蓄电设备的供电控制，其特征在于，所述连接器包括: 叠加/分离单元，其针对所述控制线和所述地线来执行不同于所述控制信号的通信信号的叠加/分离， 其中，所述叠加/分离单元包括电磁感应式信号变换器，所述电磁感应式信号变换器具有初级线圈和次级线圈，所述初级线圈与所述控制线和所述地线中的至少一条相连接，所述次级线圈与所述初级线圈电磁耦合并且与发送和接收所述通信信号的通信单元相连接， 其中，所述初级线圈的绕线匝数与所述次级线圈的绕线匝数之比为N/M(N>M)。
【文档编号】H04B3/32GK103797721SQ201280043746
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2011年9月9日
【发明者】萩原刚志, 冈田辽, 高田阳介, 安藤博哉, 落合勇太, 中川信之, 宫下之宏 申请人:住友电气工业株式会社, 住友电装株式会社, 株式会社自动网络技术研究所, 丰田自动车株式会社