JP4366385B2 - 充電システム - Google Patents

Description

本発明は、住宅の電源を充電先に供給することにより充電先の蓄電池に充電を行う充電システムに関する。

近年、エンジンのみで動くエンジン自動車以外の車種として、エンジン及びモータの両方を駆動源として動くハイブリッド車や、モータで動く電気自動車の普及が広まりつつある。この種の電動車両においては、バッテリの電圧が低下した場合、バッテリに充電を行う必要がある。このとき、例えば家庭用電源（商用電源：交流１００Ｖ）で充電を行う場合、充電ケーブル等の外部充電機器の入力側を家庭用コンセントに接続するとともに、出力側を車両の充電用コネクタに接続することにより充電を行う。

ところで、家庭用電源でバッテリに充電を行う場合、外部充電機器を家庭用コンセントに繋げれば、この家庭用コンセントから供給される電力で制限無く電動車両のバッテリに充電ができてしまう。従って、仮に電動車両が盗難に遭った場合を考えると、この盗難車両は外部充電機器を用いて家庭用電源でバッテリに繰り返し充電ができることから、この盗難車両は盗難者によって乗り続けられてしまうことになる。このことは電動車両が盗難に遭う原因の一つにもなっていると思われ、車両盗難の発生件数を減らすための何らかの盗難予防対策が望まれる。

そこで、電動車両の盗難予防性を高めるために、電動車両のバッテリに充電を行う際において充電行為を認証制にする技術が例えば特許文献１に開示されている。この技術は、車両キーとして用いるＩＣカードの情報を読み取り、或いはＩＣカードへの情報を書き込み可能なリードライト装置を用いる技術である。正規利用者は、充電装置で充電を行うに際しては、車両からＩＣカードを抜きとってリードライト装置に挿入し、ＩＣカードによる認証が成立すれば、充電行為が許可されてバッテリへの充電が可能になる。
特開平１０−２６２３０３号公報

ところで、充電装置でバッテリに充電を行うに際してＩＣカードの認証成立可否を条件に充電行為を制限する技術を用いたとしても、ＩＣカードが盗難にあってしまっては、バッテリへの充電を行えることになり、効果を発揮しない。特に、この種のＩＣカードは携帯されるものであるため、カード所有者が目を離した隙にＩＣカードが盗難されてしまうなどの状況にも遭い易く、家庭用電源による充電行為を認証制にしたとしても、車両盗難の予防性が充分に確保できない問題があった。

本発明の目的は、充電先の盗難予防性を充分に高くすることができる充電システムを提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、住宅の電源を電力線で充電先の蓄電池に繋ぎ、前記電源で前記充電先の蓄電池を充電可能な充電システムにおいて、前記充電先との間で認証を行う認証管理機器を前記住宅に設け、前記住宅の内外を伝う電気配線で前記認証管理機器を前記充電先に繋ぎ、前記充電先は、前記電気配線を使用して前記認証管理機器との間で認証を行い、当該認証が成立したことを条件に、前記住宅から前記電力線を伝って前記電源の電力が前記充電先に流れ込むことを許可して、前記蓄電池への充電を可能とすることを要旨とする。

この構成によれば、充電先の蓄電池に充電を行う際には、認証管理機器と充電先とを繋ぐ電気配線を用いて認証が行われ、この認証が成立すれば充電先の蓄電池に充電を行うことが可能となる。ところで、充電先を継続使用するためには充電先の蓄電池に充電を都度行う必要があるが、例えば盗難者が充電先を盗難した場合、継続使用に際して盗難充電先の蓄電池に充電を行うには、同時に認証管理機器を盗み出す必要が生じる。この種の認証管理機器は住宅内に置かれており盗難は困難であることから、充電先の盗難意欲が殺がれることになるので、充電先の盗難予防性が高くなる。

本発明では、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、少なくとも一部通信路が前記電力線をデータ通信経路とする電力線通信であることを要旨とする。
この構成によれば、充電先と認証管理機器との間で認証を行うに際し、認証用の新たな配線を設けずに済み、蓄電池への充電を認証制とする場合に部品点数増加や住宅への工事の必要性などの問題が生じない。

本発明では、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、暗号を用いた認証であることを要旨とする。
この構成によれば、暗号を用いた信頼性の高い手法で認証が行われるので、不正使用者に充電を許可するような状況が生じ難くなり、無断充電防止に効果が高い。

本発明では、前記充電先と前記電源とを繋ぐ前記電力線は、当該電力線を前記充電先及び前記電源に直接繋ぐ有線であることを要旨とする。
この構成によれば、蓄電池に充電を行う際の電流流路となる電力線を例えば充電ケーブル等の有線とすれば、充電先への電流供給路を設けるに際して高価なシステムを導入する必要がなく、低コストで電流流路を確保することが可能となる。

本発明では、前記充電先と前記電源とを繋ぐ前記電力線は、前記電源側に設けた１次コイルと、前記充電先側に設けた２次コイルとを磁気的に接続する磁気配線であることを要旨とする。

この構成によれば、蓄電池に充電を行う際の電流流路となる電力線を磁気配線とすれば、充電を行うに際して例えば充電ケーブル等の電力線を充電先と電源とに接続する接続作業が不要となり、充電作業を楽に行うことが可能となる。

本発明では、前記認証管理機器は、前記住宅に設けられたコンセントに接続可能であるとともに、前記コンセントから延びる第２電力線を通じて前記電力線に接続され、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、前記電力線及び前記第２電力線を使用して行われること要旨とする。

この構成によれば、認証管理機器を住宅に取り付ける際には、この認証管理機器から延びるコード（プラグ）を住宅のコンセントに接続するワンアクションの取り付け作業だけで済み、その取り付け作業を楽に行うことが可能となる。

本発明では、前記認証管理機器は、前記住宅に設けられたコンセントに接続されるとともに、自身から分岐した送電可能な分岐電力線を経由して前記充電先に接続され、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、前記電力線及び前記分岐電力線を使用して行われることを要旨とする。

この構成によれば、電源と充電先とを電力線で繋ぐ際に、電源側の接続口として住宅に例えば屋外コンセントがない場合、電力線を認証管理機器に繋ぐことにより、充電先と電源とを接続することが可能となる。従って、このような状況下においても充電先に充電を行うことが可能となり、利便性がよくなる。

本発明によれば、充電先の盗難予防性を充分に高くすることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した充電システムの第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。

図１に示すように、車両１が電気自動車の場合には、この電気自動車を走行させる際において車両動力源となるモータ２を駆動制御するモータシステム３が搭載されている。モータシステム３は、システム停止時においてシフトレバーが駐車位置でブレーキペダルが踏まれつつエンジン系のスタートスイッチ（図示略）が操作されると起動を開始し、システム起動時においてシフトレバーが駐車位置で車速が「０」の時にスタートスイッチが操作されると停止状態となる。なお、車両１が充電先に相当する。

モータシステム３には、車両１の走行制御を司るモータ制御ＥＣＵ４が搭載されている。モータ制御ＥＣＵ４には、走行駆動源となるモータ２がインバータ５を介して接続されている。モータ制御ＥＣＵ４は、アクセル開度、シフトポジション、各種センサからの出力信号を基に運転状態に応じたモータトルクを求め、その算出モータトルクに応じた電流をモータ２に流すことにより、モータ２を駆動制御する。

車両１には、モータ２の電源となるバッテリ６が搭載されている。バッテリ６は、複数のセル７ａを直列接続した電池モジュール７と、この電池モジュール７の高電圧電源回路８に直列接続されたシステムメインリレー９とを有する。モータ２及びインバータ５と、インバータ５及びバッテリ６とは、高電圧大電流の電線であるパワーケーブル１０で接続されている。システムメインリレー９は、電気配線を通じてモータ制御ＥＣＵ４に接続され、このモータ制御ＥＣＵ４からの指令により、高電圧電源回路８の接続又は遮蔽を行う。なお、バッテリ６が蓄電池に相当する。

モータ制御ＥＣＵ４には、バッテリ６の充電監視を行う充電制御ＥＣＵ１１が、例えばＣＡＮ(Controller Area Network)通信により接続されている。また、この充電制御ＥＣＵ１１には、高電圧電源回路８に流れる電流量を検出する電流センサ１２が接続されている。電流センサ１２は、高電圧電源回路８の配線途中に直列状態で結線されるとともに、高電圧電源回路８に流れる電流値に応じた検出信号を充電制御ＥＣＵ１１に出力する。

充電制御ＥＣＵ１１内のＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等から成るメモリ１３には、充電監視用の制御プログラムが書き込まれている。充電制御ＥＣＵ１１は、この充電監視用の制御プログラムに従い作動することにより、バッテリ６の充電状態監視（充電中か否か）や充電量監視（バッテリ残量確認）等の処理を行い、その情報をモータ制御ＥＣＵ４に出力する。モータ制御ＥＣＵ４は、充電制御ＥＣＵ１１から出力される充電情報を基にバッテリ６の充電状態や充電量を把握する。

高電圧電源回路８には、高電圧電源回路８の通電のオンオフを切り換える切換スイッチ１４が直列接続されている。バッテリ６、電流センサ１２及び切換スイッチ１４から成る直列回路は、充電用コネクタ１５に対して並列状態で接続されている。切換スイッチ１４は、通常の状態においてオン状態となっており、充電制御ＥＣＵ１１が充電不許可状態となるとオフとなり、バッテリ６に充電ができない状態となる。切換スイッチ１４は、電気配線を通じて充電制御ＥＣＵ１１に接続されるとともに、充電制御ＥＣＵ１１からの指令に基づきオンオフ状態が切り換わる。

車両１には、バッテリ６へ充電を行う際の電気導入口となる充電用コネクタ１５が設けられている。充電用コネクタ１５は、電池モジュール７及び電流センサ１２の直列回路に対して直列に接続されている。充電用コネクタ１５には、バッテリ充電時において一端が住宅１６の屋外コンセント１７に挿し込まれた充電ケーブル１８の他端が接続可能となっている。作業者が充電ケーブル１８を充電用コネクタ１５及び屋外コンセント１７に接続すると、住宅１６の家庭用電源１９（商用電源：例えば交流１００Ｖ）から流れ出す電流が充電ケーブル１８内の電力線を通じてバッテリ６に流れ込み、バッテリ６が充電される。充電用コネクタ１５は、例えば交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ−ＤＣ変換器を含み、住宅１６から充電ケーブル１８を介して入力した交流の家庭用電源１９を直流に変換してバッテリ６に供給する。なお、充電ケーブル１８が電力線（電気配線）を構成し、家庭用電源１９が電源に相当する。

屋外コンセント１７は、電流流路として屋内に設けられた屋内電力線２０を介して屋内コンセント２１に接続され、この屋内コンセント２１を介して家庭用電源１９に接続されている。即ち、本例の充電システムは、屋外コンセント１７から延びる屋内電力線２０が屋内コンセント２１に直接繋がる直接方式である。また、屋内コンセント２１には、バッテリ６へ充電を行うに際して充電制御ＥＣＵ１１との間で暗号を用いた認証を行うＩＤボックス２２が接続されている。ＩＤボックス２２は、自身１つで独立した部品を成す認証機器であって、自身のケースから外部に飛び出した接続コード２３が常に屋内コンセント２１に挿し込まれている。なお、屋内電力線２０が電力線（電気配線、第２電力線、分岐電力線）を構成する。また、屋内コンセント２１がコンセントに相当し、ＩＤボックス２２が認証管理機器を構成する。

ＩＤボックス２２には、充電制御ＥＣＵ１１との間のデータ通信処理を電力線通信で行うマイクロコンピュータ２４が設けられている。マイクロコンピュータ２４内のメモリ２５には、バッテリ６に充電制限プログラムが記憶されている。この充電制限プログラムは、家庭用電源１９を用いて車両１のバッテリ６へ充電を行う際に、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間で認証を行い、認証が成立したことを条件にバッテリ６への充電を許可するプログラムである。また、マイクロコンピュータ２４のメモリ２５には、認証時に用いられる暗号鍵が登録されている。一方、充電制御ＥＣＵ１１のメモリ１３にも同様の暗号鍵が登録され、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２とがペアを成すものであれば、これら暗号鍵は一致するキーとなる。

マイクロコンピュータ２４には、電力線通信を行う際に作動する住宅用電力線通信モジュール２６が接続されている。この住宅用電力線通信モジュール２６には、信号変換器として作動するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２７が設けられ、このアナログフロントエンド２７がマイクロコンピュータ２４に接続されている。

アナログフロントエンド２７には、マイクロコンピュータ２４が充電制御ＥＣＵ１１に各種信号を送る際にその信号に送信処理を施す送信フィルタ２８と、屋内電力線２０等の各種電力線を通じて外部から取り込んだ各種信号に受信処理を施してアナログフロントエンド２７に送る受信フィルタ２９とが接続されている。送信フィルタ２８が行う送信処理は、必要なデータを統合して１つのデータユニットとし、それをパケットに分割して伝送速度調整や重複送信制御などを行うことにより、パケット単位でデータを送信する処理である。受信フィルタ２９が行う受信処理は、受信した複数のパケットからデータユニットを復元し、そのデータユニットから必要なデータを取り出す処理である。

送信フィルタ２８には、送信フィルタ２８を通した後の信号を作動出力に変換して出力するラインドライバ３０が接続されている。受信フィルタ２９及びラインドライバ３０には、住宅用電力線通信モジュール２６内の各種信号線を電力線系配線に結合する電力線結合回路３１が接続されている。ＩＤボックス２２は、この電力線結合回路３１から延びる接続コード２３が屋内コンセント２１に接続可能となっている。

一方、充電制御ＥＣＵ１１のメモリ１３には、ＩＤボックス２２に登録されたものと同様の充電制限プログラムが記憶されている。また、車両１にも、高電圧電源回路８から分岐して充電制御ＥＣＵ１１に繋がる経路上に、住宅１６に設けた住宅用電力線通信モジュール２６と同様の構成から成る車両用電力線通信モジュール３２が設けられている。なお、車両用電力線通信モジュール３２は、住宅用電力線通信モジュール２６と同じように、アナログフロントエンド３３、送信フィルタ３４、受信フィルタ３５、ラインドライバ３６及び電力線結合回路３７の各種回路から成る。

次に、本例の充電システムの動作を説明する。
まず、車両１のバッテリ６に充電を行うに際しては、充電ケーブル１８の一端を充電用コネクタ１５に挿し込み、充電ケーブル１８の他端を住宅１６の屋外コンセント１７に接続する。すると、住宅１６の家庭用電源１９の電流が屋内電力線２０及び充電ケーブル１８を介して高電圧電源回路８に流れ込み始める。このとき、充電制御ＥＣＵ１１は、システムメインリレー９が切られてモータシステム３が起動していない時に、高電圧電源回路への電流流入を車両用電力線通信モジュール３２から検出するので、これを以てバッテリ６への充電操作が開始されたと認識する。

充電操作開始を認識した充電制御ＥＣＵ１１は、ＩＤボックス２２を起動し得るＩＤボックス起動信号Ｓwkを、アナログフロントエンド３３、送信フィルタ３４、ラインドライバ３６及び電力線結合回路３７を介して充電ケーブル１８（即ち、電力線）に乗せ、充電ケーブル１８及び屋内電力線２０を用いた電力線通信により、ＩＤボックス起動信号ＳwkをＩＤボックス２２に送信する。

充電ケーブル１８及び屋内電力線２０を通じて送られたＩＤボックス起動信号ＳwkをＩＤボックス２２が受信した際、ＩＤボックス２２を統括制御するマイクロコンピュータ２４は、このＩＤボックス起動信号Ｓwkを、電力線結合回路３１、受信フィルタ２９及びアナログフロントエンド２７を介して取得する。

マイクロコンピュータ２４は、充電制御ＥＣＵ１１からＩＤボックス起動信号Ｓwkを取得すると、このＩＤボックス起動信号Ｓwkのデータ内容を解読し、ＩＤボックス起動信号Ｓwkに応答する形で起動を開始する。マイクロコンピュータ２４は、初期化等の各種処理を行って起動が完了したことを認識すると、起動完了の通知として起動完了信号Ｓokを、アナログフロントエンド２７、送信フィルタ２８、ラインドライバ３０及び電力線結合回路３１を介して屋内電力線２０に乗せ、この屋内電力線２０及び充電ケーブル１８を介した電力線通信により、起動完了信号Ｓokを充電制御ＥＣＵ１１に送信する。

充電制御ＥＣＵ１１は、この起動完了信号Ｓokを、電力線結合回路３７、受信フィルタ３５及びアナログフロントエンド３３を介して入力する。ＩＤボックス２２から起動完了信号Ｓokを受け付けた充電制御ＥＣＵ１１は、続いて暗号化された通信経路を確立し、ＩＤボックス２２との間で、暗号通信を用いた認証を行う処理に移行する。この認証として例えばチャレンジ・レスポンス方式を用いる場合、充電制御ＥＣＵ１１はこの認証に際してまず所定の乱数Ｒを生成し、その乱数Ｒを、ＩＤボックス起動信号Ｓwkを送信した時と同じ要領で電力線通信によりＩＤボックス２２に送信する。乱数Ｒを受け付けたマイクロコンピュータ２４は、自身が持つ暗号鍵（公開鍵）で乱数を暗号化し、このＩＤボックス側暗号化乱数Ｒａを、起動完了信号Ｓokを送信した時と同じ要領で、電力線通信により充電制御ＥＣＵ１１に返信する。

このとき、充電制御ＥＣＵ１１は、乱数ＲをＩＤボックス２２に送信する際、この送信処理とともに自身が生成した乱数Ｒを自身が持つ暗号鍵（公開鍵）で暗号化する。充電制御ＥＣＵ１１は、ＩＤボックス２２からＩＤボックス側暗号化乱数Ｒａを入力すると、自身で生成した車両側暗号化乱数ＲｂとＩＤボックス側暗号化乱数Ｒａとを比較することにより認証を行う。

ここで、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２とが正規にペアを成すものであれば、これら両者の間で暗号鍵が一致するので、この条件下においてはＩＤボックス側暗号化乱数Ｒａと車両側暗号化乱数Ｒｂとが一致することになる。従って、充電制御ＥＣＵ１１は、暗号化乱数Ｒａ，Ｒｂを比較した際にこれら暗号化乱数Ｒａ，Ｒｂが一致すれば、通信先のＩＤボックス２２が正規の通信相手であると判断し、認証成立を認識する。充電制御ＥＣＵ１１は、認証成立を認識すると、切換スイッチ１４をオン状態に維持することにより、高電圧電源回路８を閉回路のままに保つ、これにより、住宅１６の商用電源の電流がバッテリ６に流れ込み続け、バッテリ６が充電される。

一方、充電制御ＥＣＵ１１は、暗号化乱数Ｒａ，Ｒｂが一致せずに認証不成立を認識すると、通常の場合においてオン状態の切換スイッチ１４をオフに切り換えることにより、高電圧電源回路８を開回路にする。これにより、住宅１６の商用電源の電流がバッテリ６に流れ込まず、バッテリ６は充電が行われない状態となる。なお、充電制御ＥＣＵ１１は、切換スイッチ１４をオフに切り換えた後、充電ケーブル１８が例えば充電用コネクタ１５から抜かれて高電圧電源回路８に電流が流れ込まない状態を車両用電力線通信モジュール３２から検出すると、切換スイッチ１４をオン状態に戻す。

ところで、仮に車両１が盗難された状況を考えた場合、この盗難車両を乗り続けるには住宅１６内に設置されたＩＤボックス２２も同時に盗まないと、その盗難車両のバッテリ６に充電を行うことができず乗り続けられない。しかし、このＩＤボックス２２は住宅１６内にあるため盗難に困難性を有し、しかもＩＤボックス２２を見つけ難い場所に配置しておけば、盗難困難性は更に顕著になる。よって、車両１とＩＤボックス２２との両方を盗み出すことは難しいと盗難者に思わせられる。従って、盗難者の車両盗難意欲を殺ぐことが可能となり、これは車両１の盗難予防性を高めることに非常に効果が高い。

なお、車両１のバッテリ６と住宅１６の家庭用電源１９との充電接続は、充電ケーブル１８を用いた有線に限定されない。例えば、図２に示すように、１次コイル３８及び２次コイル３９を用いて車両１と家庭用電源１９とを磁気的に接続する磁気配線でもよい。即ち、屋外コンセント１７に接続された１次コイル３８を地中に埋設し、車両１に２次コイル３９を設ける。この２次コイル３９には、２次コイル３９に誘起される電流がバッテリ６に流れ込むように同バッテリ６に接続されている。なお、２次コイル３９に誘起される交流の電力は、バッテリ６の前段に配置された充電用コネクタ１５相当の部材によって交流から直流に変換されて、バッテリ６に供給される。

バッテリ６を充電するに際しては、車両１の２次コイル３９が１次コイル３８と向き合うように車両１を駐車し、この状態で１次コイル３８を屋外コンセント１７に接続して１次コイル３８に電流を流す。すると、１次コイル３８に磁束が発生することから、この磁束を２次コイル３９に印加すると２次コイル３９に電流が誘起され、この時に２次コイル３９に流れる電流をバッテリ６に充電する。この場合、認証時においては、データ通信の際にやり取りされる送受信信号の周波数を、充電電流の周波数よりも充分に高く設定することにより、充電電流周波数よりも充分に高い周波数の電流変動を与えて通信を行う。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）電気自動車等の車両１を継続使用するにはバッテリ６に定期的に充電を行う必要があるが、例えば盗難者が車両１を盗難した場合、この車両１を乗り続けるべくバッテリ６に充電を行うには、住宅１６内のＩＤボックス２２も盗み出す必要がある。しかし、住宅１６内に設置してあるＩＤボックス２２を盗み出すことは困難性を要することから、盗難者は車両盗難意欲が殺がれることになり、車両盗難予防性が高くなる。また、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２とを繋ぐ充電ケーブル１８及び屋内電力線２０をデータ通信経路として用いるので、このように両者のデータ通信経路を有線とすれば、例えば両者を無線で接続する場合の懸案事項となる電波ノイズ影響等の問題を考えずに済む。よって、充電制御ＥＣＵ１１がＩＤボックス２２と認証を行う際に通信が途中で途絶えるような状況が生じ難く、認証の信頼性も確保することができる。

（２）充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２とのデータ通信に電力線通信を用いるので、充電ケーブル１８と屋内電力線２０とが電力系配線及び制御系配線の両方を兼ねることになる。従って、充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２間で認証を行う際に、そのデータ通信経路となる制御系配線を新たに設ける必要がなく、認証を行うに際して部品点数が増えずに済む。

（３）充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間の認証に暗号を用いているので、充電行為の許可・不許可を判断する際の認証においてその信頼性が高くなる。従って、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間で不正に認証が成立されてしまうような状況が生じ難く、無断充電防止に効果が高い。

（４）車両１のバッテリ６に家庭用電源１９を用いて充電を行うに際しては、充電ケーブル１８を用いた有線方式が採用されるので、元々ある比較的安価なシステムでバッテリ６へ充電を行うことができる。

（５）充電システムには、屋外コンセント１７から延びる屋内電力線２０がＩＤボックス２２を経由せずに屋内コンセント２１に直接繋がる直接方式が採用されている。従って、ＩＤボックス２２を住宅にセットする際には、ＩＤボックス２２から延びる接続コード２３を屋内コンセント２１に繋ぐというワンアクションの作業だけで済み、取り付け作業が楽である。なお、これはＩＤボックス２２が自身１つで独立した部品を成すことによっても言える。

（６）１次コイル３８及び２次コイル３９による磁気配線でバッテリ６に充電を行う手法を用いれば、バッテリ６の充電作業時において車両１を充電系のケーブル部品で家庭用電源１９と接続する必要がなくなり、手間のかからない楽な作業でバッテリ６に充電を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図３及び図４に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態に記載のＩＤボックス２２への屋内電力線２０の接続形式、又は充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２間の通信形式を変更したのみの構成であることから、同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、本例の充電システムは、屋内電力線２０がＩＤボックス２２を経由して家庭用電源１９に繋がる分割方式が採用されている。これを以下に詳述すると、ＩＤボックス２２には、入力信号の低周波数成分をカットするローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０が設けられている。ローパスフィルタ４０は、ＩＤボックス２２内において電力線結合回路３１に接続されるとともに、ＩＤボックス２２外においては接続コード２３を介して屋内コンセント２１に接続されている。ローパスフィルタ４０は、屋内電力線２０に重畳した高周波成分を家庭用電源１９側に出さないようにするものである。

ＩＤボックス２２には、外部の電力線系配線を接続可能なコネクタ４１が設けられている。コネクタ４１は、ＩＤボックス２２内において電力線結合回路３１及びローパスフィルタ４０の両者に電気的に接続されている。屋内電力線２０はＩＤボックス２２のコネクタ４１に接続可能であって、ＩＤボックス２２は接続コード２３が屋内コンセント２１に接続されて家庭用電源１９から電力を受けていることから、屋内電力線２０をＩＤボックス２２のコネクタ４１に繋いだ時には、家庭用電源１９の電流が屋内電力線２０に流れる状態となる。

さて、充電制御ＥＣＵ１１は、充電ケーブル１８が車両１の充電用コネクタ１５に接続されてバッテリ６に電流が流れ始めたことを検出すると、第１実施形態と同じようにＩＤボックス起動信号Ｓwkを、充電ケーブル１８及び屋内電力線２０を通じて電力線通信によりＩＤボックス２２に送信する。ＩＤボックス２２は、このＩＤボックス起動信号Ｓwkをコネクタ４１から入力して起動する。なお、起動完了信号Ｓokの送信や、充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２間の認証処理は、ＩＤボックス２２の信号入出力口がコネクタ４１であることが異なるのみで、具体的な処理内容は第１実施形態と同様であるので、これら処理については省略する。家庭用電源１９の電流は、ＩＤボックス２２内のローパスフィルタ４０を通って屋内電力線２０を流れ、その後、充電ケーブル１８を通って車両１のバッテリ６に流れ込む。

従って、本例においては充電システムに分割方式が採用されているので、ＩＤボックス２２のコネクタ４１に充電ケーブル１８を直接接続することにより、車両１のバッテリ６に充電することが可能となる。よって、バッテリ６に充電を行う際に仮に近くに屋外コンセント１７が無かったとしても、ＩＤボックス２２が手元にあれば、それに充電ケーブル１８を接続することによりバッテリ６に充電できることになり、近くにコンセントが無い状況であっても対応することが可能となる。

また、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との通信形式は、電力線通信を用いたデータ通信形式に限定されない。例えば、図４に示すように、データ通信専用の制御系配線を用いてもよい。これを以下に詳述すると、ＩＤボックス２２には、制御系配線を用いたデータ通信処理を実行するマイクロコンピュータ４２が設けられている。マイクロコンピュータ４２には、マイクロコンピュータ４２がデータ通信を行う際にその入出力データに変調や復調等の各種処理を施す通信回路４３が接続されている。

ＩＤボックス２２の通信回路４３には、データ通信経路となる屋内制御線４４の一端が接続され、その屋内制御線４４の他端が屋外コンセント１７に接続されている。即ち、ＩＤボックス２２は、屋内制御線４４を通じて屋外コンセント１７に接続されている。本例の屋外コンセント１７は、屋内電力線２０から流入する電流の受け渡しだけでなく、屋内制御線４４によるデータ転送も可能なコンセント部品である。なお、屋内制御線４４が電気配線を構成する。

充電ケーブル１８は、家庭用電源１９から流れる電流の流路となるケーブル用電力線１８ａと、充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２間のデータ通信経路となるケーブル用制御線１８ｂとから成る。充電ケーブル１８は、例えばカーボン等の被覆材の中にケーブル用電力線１８ａ及びケーブル用制御線１８ｂが収納された１本のケーブル部品である。充電ケーブル１８内のケーブル用制御線１８ｂは、充電ケーブル１８が充電用コネクタ１５に接続された際、この充電用コネクタ１５と充電制御ＥＣＵ１１とを繋ぐ車両１内の通信線４５を介して充電制御ＥＣＵ１１に繋がる接続状態をとる。なお、ケーブル用電力線１８ａが電力線（電気配線）を構成し、ケーブル用制御線１８ｂが電気配線を構成する。

さて、充電制御ＥＣＵ１１は、充電ケーブル１８が車両１の充電用コネクタ１５に接続された時に、その旨の通知を待機状態のＩＤボックス２２から屋内制御線４４、ケーブル用制御線１８ｂ及び通信線４５を介して受けるが、このケーブル接続通知を受けた際には、ＩＤボックス２２を起動し得るＩＤボックス起動信号Ｓwkを、通信線４５、ケーブル用制御線１８ｂ及び屋内制御線４４を通じてＩＤボックス２２に送信する。マイクロコンピュータ２４は、充電制御ＥＣＵ１１から送られたＩＤボックス起動信号Ｓwkを、通信回路４３を介して入力すると、それに応答する形で起動を開始する。

マイクロコンピュータ４２は、ＩＤボックス２２の起動完了を認識すると、その旨を通知する起動完了信号Ｓokを、屋内制御線４４、ケーブル用制御線１８ｂ及び通信線４５を通じて充電制御ＥＣＵ１１に出力する。そして、充電制御ＥＣＵ１１は、ＩＤボックス２２との間の認証を、屋内制御線４４、ケーブル用制御線１８ｂ及び通信線４５を用いて行う。なお、このとき、家庭用電源１９の電流は、屋内電力線２０及びケーブル用電力線１８ａを通じ、車両１のバッテリ６に流れ込む動作をとる。なお、充電制御ＥＣＵ１１は、充電ケーブル１８が例えば充電用コネクタ１５から抜き取られてケーブル用制御線１８ｂから信号を受け付けなくなると、切換スイッチ１４をオン状態に戻す。

ところで、電力線はもともと高い周波数の電気信号を流すことを想定していないことから、仮に電力線通信を用いると電力線から漏洩電波が生じ、しかもその電波の周波数が短波帯の電波と重なることから、短波ラジオやアマチュア無線等に悪影響を及ぼす可能性も否めない。しかし、本例においては、充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２との間のデータ通信に、データ通信専用の制御線１８ｂ，４４を用いるので、電力線通信採用時に生じ得る各種問題については考えなくて済む。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態の（１）〜（４），（６）に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（７）分割方式の充電システムを用いた場合、バッテリ６への充電を行う際に近くに屋外コンセント１７が無く充電ケーブル１８を家庭用電源１９に接続できない状況にあったとしても、充電ケーブル１８をＩＤボックス２２のコネクタ４１に接続すれば、バッテリ６は家庭用電源１９と繋がった状態となる。従って、近くに屋外コンセント１７が無い充電作業状況下であっても、バッテリ６に充電を行うことができる。

（８）充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間のデータ通信経路に専用の制御線１８ｂ，４４を用いた場合、電力線通信でこのデータ通信を行う際に生じ得る漏洩電波の問題を考えずに済み、周囲の短波ラジオやアマチュア無線などに悪影響を及す状況にならずに済む。なお、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間のデータ通信経路に専用の制御線１８ｂ，４４を用いた場合、これを充電システムの直接方式又は分割方式のどちらにも適用可能である。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図５及び図６に従って説明する。なお、第３実施形態は、第１及び第２実施形態に記載のＩＤボックス２２の構造を変更したのみの構成であることから、同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

ＩＤボックス系機器は、図１に示すような自身で１つの独立した認証機器を成すＩＤボックス２２に限らず、図５に示すように、車両キー４６を差し込み可能な通信ボックス４７でもよい。車両キー４６には、図１に示すようなマイクロコンピュータ２４が組み込まれ、このマイクロコンピュータ２４にキー固有の暗号鍵が登録されている。なお、この車両キー４６は通常のメカニカルキーの他に、車両１を作動させる時に自身に登録されたＩＤコードを車両１に無線で発信可能な電子キーであってももちろんよく、車両キー４６が電子キーの場合、この無線通信機構をマイクロコンピュータ２４に組み込んでもよい。

一方、通信ボックス４７には、車両キー４６の挿込口となるスロット４７ａが設けられている。車両キー４６がスロット４７ａに全挿しされた際、マイクロコンピュータ２４は通信ボックス４７内の住宅用電力線通信モジュール２６のアナログフロントエンド２７とデータ通信可能な状態で、有線或いは無線に拘わらず電気的に繋がった接続状態をとる。ＩＤボックス系機器として通信ボックス４７を用いた場合、バッテリ６への充電を許可するか否かの認証通信は、車両キー４６のマイクロコンピュータ２４と充電制御ＥＣＵ１１との間で行われることになる。なお、車両キー４６及び通信ボックス４７が認証管理機器を構成する。

さて、ＩＤボックス系機器として車両キー４６及び通信ボックス４７を用いた場合、家庭用電源１９でバッテリ６に充電を行うに際しては、まず屋外コンセント１７に繋いだ充電ケーブル１８を車両１の充電用コネクタ１５に接続する。続いて、作業者は住宅１６内に入り、屋内コンセント２１に接続された通信ボックス４７のスロット４７ａに、自身が所有する車両キー４６を挿し込む。車両キー４６がスロット４７ａに全挿しされた状態になると、車両キー４６内のマイクロコンピュータ２４が通信ボックス４７の住宅用電力線通信モジュール２６と電気接続されるとともに、住宅用電力線通信モジュール２６が起動を開始する。

マイクロコンピュータ２４は、自身も含めて住宅用電力線通信モジュール２６の起動が完了したことを認識すると、その旨を通知する起動完了信号Ｓokを電力線通信（制御線通信も可）で充電制御ＥＣＵ１１に出力する。起動完了信号Ｓokを受け付けた充電制御ＥＣＵ１１は、通信ボックス４７との間で互いにペアを成すもの同士か否かを確認する認証を行う。なお、これ以降に行われる認証処理は第１及び第２実施形態と同様であるので、詳細については省略する。

従って、本例においては、盗難者が車両１を盗み出してその盗難車両のバッテリ６に充電を行うには、ＩＤボックス２２の他に車両キー４６も盗み出す必要がある。従って、盗難車両に充電を行うに際してＩＤボックス２２及び車両キー４６の２部品を盗難するのは盗難困難性が高く、しかも車両キー４６は車両所有者が常時持ち歩くことが多いことから、両者を盗み出すことは実際のところ非常に難しい。従って、盗難者の車両盗難意欲を大きく殺ぐことになり、盗難予防性を大きく向上することが可能となる。

更に、ＩＤボックス系機器は、必ずしも図１に示すＩＤボックス２２や、図５に示す車両キー４６及び通信ボックス４７に限定されない。これは、例えば図６に示すように、キー本体に図１のマイクロコンピュータ２４及び住宅用電力線通信モジュール２６を内蔵するとともに、キー本体４８ａからプラグ４９が飛び出すプラグ付き車両キー４８でもよい。プラグ付き車両キー４８が電子キーの場合、車両１との間でＩＤコードの無線通信を行う無線通信機構５０がキー本体４８ａに内蔵されている。プラグ４９は、住宅１６の屋内コンセント２１に接続可能であって、非使用時においてはキー本体４８ａ内に収納される。なお、プラグ付き車両キー４８が認証管理機器を構成する。

さて、ＩＤボックス系機器としてプラグ付き車両キー４８を用いた場合、家庭用電源１９でバッテリ６に充電を行うに際しては、通信ボックス４７を用いた場合と同様に、まず屋外コンセント１７に繋いだ充電ケーブル１８を車両１の充電用コネクタ１５に接続する。続いて、作業者は住宅１６内に入り、自身が所有するプラグ付き車両キー４８からプラグ４９を抜き出し、これを屋内コンセント２１に接続する。

プラグ付き車両キー４８内のマイクロコンピュータ２４は、プラグ４９が屋内コンセント２１に接続されてプラグ付き車両キー４８に電流が流れ込んだことを検出すると、これを以て起動を開始する。マイクロコンピュータ２４は、起動が完了したことを認識すると、その旨を通知する起動完了信号Ｓokを電力線通信（制御線通信も可）で充電制御ＥＣＵ１１に出力する。起動完了信号Ｓokを受け付けた充電制御ＥＣＵ１１は、プラグ付き車両キー４８との間で互いにペアを成すもの同士か否かの認証を行うが、これは上述した認証処理と同じであるので、詳細は省略する。

従って、本例においては、仮に車両１が盗難された状況を考えた場合、車両所有者が通常持ち歩くプラグ付き車両キー４８を同時に盗み出さないとバッテリ６に充電することができない。よって、プラグ付き車両キー４８の盗み出しは困難であることから、盗難者の車両盗難意欲を殺ぐことになり、この場合においても車両１の盗難予防性を確保することが可能となる。また、ＩＤボックス２２等を用いた場合は常に屋内コンセント２１に接続しておくことから待機電力が必要となるが、本例の場合は使用時においてプラグ４９を屋外コンセント１７に接続するので、待機電力を要さず、家庭用電源１９の省電力化に効果がある。

本実施形態の構成によれば、第１及び第２実施形態の（１）〜（８）に記載の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
（９）ＩＤボックス系機器として車両キー４６及び通信ボックス４７を用いた場合、例えば盗難者が車両１を盗難した際、盗難者が盗難車両のバッテリ６に充電を行うには、車両キー４６及び通信ボックス４７の両方を盗み出す必要が生じる。従って、車両キー４６及び通信ボックス４７の両方を盗み出すのは困難性が高いことから、盗難者の車両盗難意欲を大きく殺ぐことになり、盗難予防性の更なる向上に寄与する。

（１０）ＩＤボックス系機器としてプラグ付き車両キー４８を用いた場合も同様に、車両所有者が常に持ち歩くプラグ付き車両キー４８を同時に盗まないと、車両１のバッテリ６を充電することができないので、盗難者の車両盗難意欲を殺ぐことができ、この場合においても盗難予防性を向上することができる。

なお、実施形態はこれまでの構成に限定されず、以下の態様に変更してもよい。
・ 第１〜第３実施形態において、充電許可判定時に行われる認証は、必ずしもチャレンジ・レスポンス方式に限定されない。例えば、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２とに各々固有のＩＤコードを持たせ、このコードが一致するか否かを見るＩＤ照合でもよい。また、充電を行う際に指紋等を収集し、これがＩＤボックス２２に登録された指紋データと一致するか否かを見るバイオメトリクス認証でもよい。

・ 第１〜第３実施形態において、チャレンジ・レスポンス方式のような暗号を用いた認証を行う場合、この時に用いる暗号鍵は公開鍵に限定されず、これは秘密鍵でもよい。
・ 第１〜第３実施形態において、充電制御ＥＣＵ１１及びＩＤボックス２２の間のデータ通信に暗号通信を用いてもよい。この場合の暗号としては、例えばＤＥＳ(Data Encryption Standard)、ＡＥＳ(Advanced Encryption Standard)、ＲＣ(Rivest Code)などの秘密鍵暗号や、Diffie−Hellman方式、ＲＳＡ、ElGamal方式などの公開鍵暗号や、秘密鍵及び公開鍵を組み合わせたハイブリッド暗号が挙げられる。

・ 第１〜第３実施形態において、ＩＤボックス系機器は必ずしも家庭用電源１９に接続すると自動で内部に電流が流れ込む構造に限定されない。例えば、ＩＤボックス系機器の機器本体に電源スイッチを設け、家庭用電源１９に接続された状態で電源スイッチがオン操作されたことを条件に、家庭用電源１９の電力が機器本体内に流れ込む構造のものでもよい。

・ 第２実施形態において、充電制御ＥＣＵ１１とＩＤボックス２２との間のデータ通信経路に専用の制御線１８ｂ，４４を用いた場合、電力線１８ａと制御線１８ｂとは必ずしも１本のケーブルとして構成されることに限定されず、これらは別々の配線であってもよい。

・ 第１〜第３実施形態において、車両１は必ずしも電気自動車に限らず、モータとエンジンとの両方を走行駆動源とするハイブリッド車でもよい。また、充電先としてはこの種の車両に限定されず、バッテリ６を搭載してそれを駆動源に動く装置や機器であれば、それは特に限定されない。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（１）請求項１〜７のいずれかにおいて、前記認証管理機器は、前記充電先との間で前記認証を行う際に自身１つで当該認証を行うことが可能な機器である。この場合、充電先と認証管理機器との間で認証を行うに際しては、認証管理機器に他部品をセットする等の作業が不要であるので、認証を行うに際しては手間がかからない。

（２）請求項１〜７のいずれかにおいて、前記認証管理機器は、自身固有の識別値を有する通信端末を自身の機器本体に着脱可能に取り付けることが可能であり、前記通信端末を前記機器本体に取り付けた際、当該機器本体が前記通信端末の前記識別値を用いて前記充電先との間で前記認証を行う機器である。ところで、この種の充電先を継続使用するためには充電先の蓄電池に充電を都度行う必要があるが、例えば盗難者が充電先を盗難した場合、その盗難充電先の蓄電池に充電を行うには、認証管理機器の機器本体と、充電先の正規所有者が常時持ち歩く通信端末との両方を盗み出す必要が生じる。よって、機器本体と通信端末との両方を盗み出すのは困難性が高いことから、充電先の盗難意欲が大きく殺がれることになり、盗難予防性が非常に高くなる。

（３）請求項１〜７のいずれかにおいて、前記認証管理機器は、自身固有の識別値を有するとともに前記住宅のコンセントに電気接続可能なプラグを有する通信端末であり、前記プラグを前記コンセントに接続した際、自身の前記識別値を用いて前記充電先との間で電力線通信により前記認証を行う。ところで、この種の充電先を継続使用するためには充電先の蓄電池に充電を都度行う必要があるが、例えば盗難者が充電先を盗難した場合、その盗難充電先の蓄電池に充電を行うには、充電先の正規所有者が常時持ち歩く通信端末を盗み出すという困難が生じるので、充電先の盗難意欲が大きく殺がれることになり、盗難予防性が非常に高くなる。

第１実施形態における充電システムの概略構成を示すブロック図。 車両の充電接続としてコイルを用いた充電システムの概略構成を示す模式図。 第２実施形態における充電システムのＩＤボックス構成を示すブロック図。 データ通信専用の制御線を用いた充電システムの概略構成を示すブロック図。 第３実施形態におけるＩＤボックス系機器の概略構成を示すブロック図。 ＩＤボックス系機器として用いるプラグ付き車両キーの概略を示す斜視図。

符号の説明

１…充電先としての車両、６…蓄電池としてのバッテリ、１６…住宅、１８…電力線、電気配線を構成する充電ケーブル、１８ａ…電力線、電気配線を構成するケーブル用電力線、１８ｂ…電気配線を構成するケーブル用制御線、１９…電源としての家庭用電源、２０…電力線、電気配線、第２電力線、分岐電力線を構成する屋内電力線、２１…コンセントとしての屋内コンセント、２２…認証管理機器を構成するＩＤボックス、３８…１次コイル、３９…２次コイル、４４…電気配線を構成する屋内制御線、４６…認証管理機器を構成する車両キー、４７…認証管理機器を構成する通信ボックス、４８…認証管理機器を構成するプラグ付き車両キー。

Claims (7)

1. 住宅の電源を電力線で充電先の蓄電池に繋ぎ、前記電源で前記充電先の蓄電池を充電可能な充電システムにおいて、
   前記充電先との間で認証を行う認証管理機器を前記住宅に設け、前記住宅の内外を伝う電気配線で前記認証管理機器を前記充電先に繋ぎ、
   前記充電先は、前記電気配線を使用して前記認証管理機器との間で認証を行い、当該認証が成立したことを条件に、前記住宅から前記電力線を伝って前記電源の電力が前記充電先に流れ込むことを許可して、前記蓄電池への充電を可能とすることを特徴とする充電システム。
2. 前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、少なくとも一部通信路が前記電力線をデータ通信経路とする電力線通信であることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
3. 前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、暗号を用いた認証であることを特徴とする請求項１又は２に記載の充電システム。
4. 前記充電先と前記電源とを繋ぐ前記電力線は、当該電力線を前記充電先及び前記電源に直接繋ぐ有線であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の充電システム。
5. 前記充電先と前記電源とを繋ぐ前記電力線は、前記電源側に設けた１次コイルと、前記充電先側に設けた２次コイルとを磁気的に接続する磁気配線であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の充電システム。
6. 前記認証管理機器は、前記住宅に設けられたコンセントに接続可能であるとともに、前記コンセントから延びる第２電力線を通じて前記電力線に接続され、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、前記電力線及び前記第２電力線を使用して行われることを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の充電システム。
7. 前記認証管理機器は、前記住宅に設けられたコンセントに接続されるとともに、自身から分岐した送電可能な分岐電力線を経由して前記充電先に接続され、前記充電先と前記認証管理機器との間の前記認証は、前記電力線及び前記分岐電力線を使用して行われることを特徴とする請求項２〜５のうちいずれか一項に記載の充電システム。

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