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通信プロトコル

今日、eモビリティの普及を実現するための革新的な技術が次々と登場しています。なかでも要となるのは、充電に関する技術です。ベクターでは、CHAdeMOやISO 15118などの充電規格に対応したソリューションや高電圧に対応した各種計測モジュールなど、EVシフトにおける開発において、さまざまなソリューションを提供しています。「スマート充電」は、ISO 15118やDINDIN SPEC 70121などの標準に準拠した電気/ハイブリッド自動車の充電システムについて用いられる用語です。

このノウハウのセクションでは、通信プロトコルに関する重要な情報を紹介します。

スマート充電のためのベクターソリューション

ベクターは、車両に搭載される車載充電器、充電ステーション、非接触充電システムを開発する皆様を、広範なテストシステム、ハードウェア、そしてカスタマイズされたECUソフトウェアを通じてご支援し、迅速かつコスト効率のよい開発をお手伝いします。

概要

車両とインフラストラクチャの相互運用性を実現するための標準規格には、IEC 61851、ISO 15118、DIN 70121、VDV 261などがあります。これらは充電通信の仕様を定め、実際の充電プロセスの開始前と実行中に正しいデータ交換が行われることを保証します。

低レベル通信

パルス幅変調(PWM)

PWMは電気自動車(EV)と電気自動車充電設備(EVSE)の間の低レベル通信に使用されます。シグナル電圧は2つの所定の電圧レベル間で変化します。

+12 V 状態 A EVSEにEVは接続されていない
+9 V 状態 B EVSEにEVが接続されているが、充電準備ができていない
+6 V 状態 C 接続と充電準備が完了、換気は不要
+3 V 状態 D 接続と充電準備が完了、換気は不要
+0 V 状態 E EVSEのコントローラーがアースに短絡、電力は供給されない
-12 V 状態 F EVSEは使用できない

 

EVSEはデューティサイクルを介してEVの最大充電電流を指定します。PWMシグナルはControl Pilot回路に印加されます。標準規格IEC 61851-1は、適用されるデューティサイクル値の意味を定義しています。

デューティサイクル < 3 %  充電は許可されない
3 % ≤ デューティサイクル ≤ 7 % ISO 15118またはDIN 70121に準拠した高レベル通信プロトコルを強制
7 % < デューティサイクル < 8 % 充電は許可されない
8 % ≤ デューティサイクル < 10 % AC充電の最大消費電流は6A
10 % ≤ デューティサイクル ≤ 85 % 利用可能電流 = デューティサイクル * 0.6A
85 % < デューティサイクル ≤ 96 % 利用可能電流 = (デューティサイクル - 64) * 2.5A
96 % < デューティサイクル ≤ 97 % AC充電の最大消費電流は80A
デューティサイクル > 97 % 充電は許可されない

高レベル通信

電力線通信(PLC)

EVSEとEVの通信にはIPベースのプロトコルが使用されます。これにはPLCテクノロジと専用の物理的接続(CP、PE)が使用され、システムのデータストリームはPWMシグナルに重畳されます。コンシューマー製品の分野では多くの場合、この方式をHomeplug AVやIP Over Powerlineなどと呼びます。車両の充電制御モジュールでは、Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) スタックが通信に使用されます。

  • PLCはCCSの高レベル通信に使用されます

 

Signal Level Attenuation Characterization (SLAC: 信号レベル減衰特性評価)

HomePlug Green PHYのSLACのメカニズムは要求/応答方式で動作し、ISO 15118-3とDIN SPEC 70121に規定されています。

最初に車両がブロードキャストメッセージを送信すると、このメッセージを受信(クロストーク)したすべてのEVSEが、シグナル強度を算出してそれを車両に返信します。SLACでは、受信したシグナル強度が最も高いEVSEが正しいEVSEとして定義されており、この減衰値を測定することで車両とEVSEが物理的に接続されていることが保証されます。またこの際、車両と充電ステーションは使用する固有IDに合意します。以後のSLACのセッションでは、すべてのメッセージにこのIDを含めなければなりません。SLACプロトコルはAUTOSARベーシックソフトウェアコンポーネントでサポートされています。

 

Controller Area Network (CAN)

CANは、自動車産業およびファクトリーオートメーション分野で、ECU間の高速シリアルデータ通信を行うためのメッセージ指向のマルチマスタープロトコルです。

  • CANはDC GB/TおよびDC CHAdeMOの高レベル通信に使用されます

Value Added Services(VAS: 付加価値サービス)

いわゆる「付加価値サービス(VAS)」はISO 15118-2では定義されていませんが、その余地は残されています。VASは透過的なhttp接続から構成され、これによって充電中にインフラ側から車両をリモート制御するなどの処理が行われます。VASはEVの乗用車および商用車で使用されますが、正式な仕様はありません。VDV 261は公共バスの予熱および予冷のために定義されているVASです。

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