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図面 (8)

課題

車両と車両外部の充電設備との通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる車載制御システム及び車両を提供する。

解決手段

車載制御システムの充電制御部が、給電方式ごとの複数の充電ユニットと、車両外部の充電設備と通信可能に構成される充電通信部と、複数の充電ユニット及び充電通信部の各々と通信可能に構成される統合制御部とを含む。充電設備の電力は、その充電設備の給電方式に対応する充電ユニットを通じて車載バッテリへ供給される。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とは、充電制御のためだけに使用される第1通信線を介して相互に接続されている。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とのうち統合制御部のみが、走行制御部が接続される第2通信線に接続されている。

概要

背景

近年、車載バッテリ充電のための電力を車両へ供給する給電方式として、交流電力接触給電方式、直流電力接触給電方式(チャデモ方式、CCS(Combined Charging System)方式、GB/T方式等)、非接触給電方式(「WPT(ワイヤレス電力伝送)方式」とも称される)など、様々な給電方式が提案されている。たとえば、特許文献1〜5には、送電ユニットの1次コイルから受電ユニットの2次コイルへ非接触で電力を伝送するWPTシステムが開示されている。

また、特開2004−280294号公報(特許文献6)には、車載用電源管理装置において、複数の電装品ユニット通信可能に接続されて各電装品ユニット電源のON/OFF一括して管理する統合制御ユニットが開示されている。

概要

車両と車両外部の充電設備との通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる車載制御システム及び車両を提供する。車載制御システムの充電制御部が、給電方式ごとの複数の充電ユニットと、車両外部の充電設備と通信可能に構成される充電通信部と、複数の充電ユニット及び充電通信部の各々と通信可能に構成される統合制御部とを含む。充電設備の電力は、その充電設備の給電方式に対応する充電ユニットを通じて車載バッテリへ供給される。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とは、充電制御のためだけに使用される第1通信線を介して相互に接続されている。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とのうち統合制御部のみが、走行制御部が接続される第2通信線に接続されている。

目的

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両と車両外部の充電設備との通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる車載制御システム及び車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

車両の走行制御を行なう走行制御部と、複数種給電方式電力の供給を受けて車載バッテリ充電制御を行なう充電制御部とを備える車載制御システムであって、前記充電制御部は、給電方式ごとの複数の充電ユニットと、前記車両外部の充電設備通信可能に構成される充電通信部と、前記複数の充電ユニット及び前記充電通信部の各々と通信可能に構成される統合制御部とを含み、前記充電設備の電力は、その充電設備の給電方式に対応する前記充電ユニットを通じて前記車載バッテリへ供給され、前記複数の充電ユニットと前記充電通信部と前記統合制御部とは、前記充電制御のためだけに使用される第1通信線を介して相互に接続され、前記複数の充電ユニットと前記充電通信部と前記統合制御部とのうち前記統合制御部のみが、前記走行制御部が接続される第2通信線に接続される、車載制御システム。

請求項2

前記充電通信部及び前記統合制御部の各々は、不正な通信の有無を監視し、不正な通信が検知された場合には所定の処理を実行する、請求項1に記載の車載制御システム。

請求項3

前記所定の処理は、前記充電通信部の電源OFF状態にすることと、前記第1通信線による通信を禁止することと、改ざんされたプログラムリプログラミングを行なうこととの少なくとも1つである、請求項2に記載の車載制御システム。

請求項4

前記統合制御部は、前記充電ユニットごとの電源を個別にON/OFF制御するように構成され、前記充電制御が行なわれないときには、前記複数の充電ユニットの全ての電源をOFF状態にし、所定の給電方式で供給される電力によって前記充電制御が行なわれるときには、前記所定の給電方式に対応しない前記充電ユニットの電源をOFF状態にしたまま、前記所定の給電方式に対応する前記充電ユニットの電源をON状態にする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の車載制御システム。

請求項5

前記統合制御部には、前記第2通信線を介して、表示装置を制御する表示制御装置が接続され、前記統合制御部から前記表示制御装置へは表示用情報が送信される一方、前記統合制御部から前記走行制御部へは所定の要求信号以外の情報が送信されない、請求項1〜4のいずれか1項に記載の車載制御システム。

請求項6

前記複数の充電ユニットは、交流電力接触給電方式に対応する電力変換を行なう第1充電ユニットと、非接触給電方式に対応する非接触受電及び電力変換を行なう第2充電ユニットとを含み、前記統合制御部は、前記車両外部に設けられた交流電力接触給電方式の充電設備と有線通信可能に構成され、前記充電通信部は、前記車両外部に設けられた非接触給電方式の充電設備と無線通信可能に構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の車載制御システム。

請求項7

複数のグローバルバスゲートウェイ装置を介して相互に通信可能に接続されており、前記第1通信線は、前記充電制御部に含まれる所定の制御装置同士を通信可能に接続し、前記ゲートウェイ装置と前記複数のグローバルバスとのいずれにも接続されないローカルバスであり、前記第2通信線は、前記ゲートウェイ装置に接続される前記グローバルバスである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の車載制御システム。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1項に記載の車載制御システムと、前記車載制御システムの前記充電制御部によって充電制御される前記車載バッテリと、前記車載制御システムの前記走行制御部によって制御され、前記車載バッテリに蓄えられた電力を用いて車両を走行させるように構成される走行駆動部とを備える、車両。

技術分野

0001

本開示は、車載制御システム及び車両に関し、より特定的には、車両外部から複数種給電方式電力の供給を受けて車載バッテリ充電制御を行なう車載制御システム及び車両に関する。

背景技術

0002

近年、車載バッテリの充電のための電力を車両へ供給する給電方式として、交流電力接触給電方式、直流電力接触給電方式(チャデモ方式、CCS(Combined Charging System)方式、GB/T方式等)、非接触給電方式(「WPT(ワイヤレス電力伝送)方式」とも称される)など、様々な給電方式が提案されている。たとえば、特許文献1〜5には、送電ユニットの1次コイルから受電ユニットの2次コイルへ非接触で電力を伝送するWPTシステムが開示されている。

0003

また、特開2004−280294号公報(特許文献6)には、車載用電源管理装置において、複数の電装品ユニット通信可能に接続されて各電装品ユニット電源のON/OFF一括して管理する統合制御ユニットが開示されている。

先行技術

0004

特開2013−154815号公報
特開2013−146154号公報
特開2013−146148号公報
特開2013−110822号公報
特開2013−126327号公報
特開2004−280294号公報

発明が解決しようとする課題

0005

一般に、車両におけるパワートレイン系の各種制御装置は、パワートレイン用の通信バス(以下、「パワトレバス」とも称する)に接続される。たとえば、車両外部から複数種の給電方式で電力の供給を受けて走行用バッテリの充電制御を行なう車両では、充電制御を行なう充電制御装置が給電方式ごとに用意され、給電方式ごとの複数の充電制御装置が、車両の走行制御を行なう走行制御装置とともにパワトレバスに接続されることが多い。

0006

充電制御装置は、車両外部の充電設備から電力の供給を受けるときに、充電設備と通信を行ない、充電のための情報(充電設備のスペック等)を充電設備から取得したり、給電のための情報(受電状況等)を充電設備へ送信したりする。通信規格に対応するセキュリティ対策が講じられているとはいえ、車両外部との通信を行なう以上、通信中に不正な情報が車両内部へ侵入する可能性は否定できない。上記車両では、リスクランクの高い走行制御装置がパワトレバスに接続されているため、不正な情報がパワトレバスに侵入しないように強固なセキュリティ対策が要求される。また、上記車両では、給電方式ごとの各充電制御装置が車両外部と通信を行なうため、全ての充電制御装置に強固なセキュリティ対策(ファイアウォール等)を行なうことが要求される。

0007

しかし、多くの給電方式(たとえば、3種類以上の給電方式)に対応できるように多数の充電制御装置を車両に搭載して、それら充電制御装置の各々に強固なセキュリティ対策を講じることは大幅なコストアップにつながる。

0008

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両と車両外部の充電設備との通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる車載制御システム及び車両を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本開示の車載制御システムは、走行制御部と充電制御部とを備える。走行制御部は、車両の走行制御を行なうように構成される。充電制御部は、複数種の給電方式で電力の供給を受けて車載バッテリの充電制御を行なうように構成される。充電制御部は、給電方式ごとの複数の充電ユニットと、車両外部の充電設備と通信可能に構成される充電通信部と、複数の充電ユニット及び充電通信部の各々と通信可能に構成される統合制御部とを含む。充電設備の電力は、その充電設備の給電方式に対応する充電ユニットを通じて車載バッテリへ供給される。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とは、充電制御のためだけに使用される第1通信線を介して相互に接続されている。複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とのうち統合制御部のみが、走行制御部が接続される第2通信線に接続されている。

0010

上記の車載制御システムでは、充電通信部が、車両外部の充電設備(以下、「充電スタンド」とも称する)と通信可能に構成される。これにより、充電通信部は、充電のための情報を充電スタンドから取得したり、給電のための情報を充電スタンドへ送信したりすることが可能になる。充電通信部が充電スタンドから取得した情報は、第1通信線(充電専用線)を通じてやり取りされる。給電方式ごとの複数の充電ユニットと充電通信部と統合制御部とは、第1通信線を介して相互に接続されているため、第1通信線を通じて相互に通信(情報のやり取り)を行なうことができる。

0011

上記のように充電通信部が充電スタンドと通信を行なうと、通信中に車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入することがある。不正な情報は、充電通信部にアクセスするかもしれない。また、車両内部へ侵入した不正な情報は、充電通信部とともに第1通信線に接続される各充電ユニット及び統合制御部にもアクセスし得る。

0012

しかし、上記の車載制御システムでは、第1通信線(充電専用線)に接続される充電通信部と複数の充電ユニットと統合制御部とのうち統合制御部のみが、走行制御部が接続される第2通信線に接続されており、走行制御部は充電通信部から隔離されている。これにより、統合制御部で不正な情報の伝達を遮断することが可能になり、充電通信部から侵入した不正な情報が走行制御部にアクセスしにくくなる。このため、車両と充電スタンドとの通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる。また、上記の車載制御システムでは、統合制御部が第2通信線を介して走行制御部に接続されているため、走行制御部から統合制御部へ充電要求(統合制御部に充電を要求する要求信号)などを送信することが可能である。また、統合制御部から走行制御部へ要求信号を送信することも可能である。なお、要求信号は、相手に何らかの処理(特定の情報の送信など)を要求する信号である。

0013

上記の充電通信部及び統合制御部の各々は、不正な通信の有無を監視し、不正な通信が検知された場合には所定の処理を実行するように構成されてもよい。不正な通信が行なわれていないかを充電通信部及び統合制御部の両方で監視することによって、車両と車両外部の充電設備との通信によって不正な情報が車両内部へ侵入したときに早期に又は確実に適切な措置をとる(すなわち、所定の処理を実行する)ことが可能になる。

0014

上記所定の処理は、不正な通信による被害拡大を抑制するための処理であってもよいし、不正な通信によって被害を受けた部分を修復するための処理であってもよい。より具体的には、上記所定の処理は、充電通信部の電源をOFF状態にすることと、第1通信線による通信を禁止することと、改ざんされたプログラムリプログラミングを行なうこととの少なくとも1つであってもよい。

0015

上記の統合制御部は、充電ユニットごとの電源を個別にON/OFF制御するように構成されてもよい。そして、上記の統合制御部は、上記の充電制御が行なわれないときには、複数の充電ユニットの全ての電源をOFF状態にし、所定の給電方式で供給される電力によって上記の充電制御が行なわれるときには、所定の給電方式に対応しない充電ユニットの電源をOFF状態にしたまま、所定の給電方式に対応する充電ユニットの電源をON状態にするように構成されてもよい。

0016

上記の構成では、統合制御部が充電ユニットごとの電源を個別にON/OFF制御するように構成されることで、使用しない充電ユニットを選択的にOFF状態(非通電状態)にすることが可能になる。また、充電制御が行なわれないときには、全ての充電ユニットの電源がOFF状態にされる。こうすることで、車載制御ユニットにおける消費電力の削減を図ることができるとともに、充電スタンドとの通信によって不正な情報が車両内部へ侵入しにくくなる。

0017

統合制御部には、上記の第2通信線を介して、表示装置を制御する表示制御装置が接続されてもよい。そして、統合制御部から表示制御装置へは表示用情報が送信される一方、統合制御部から走行制御部へは所定の要求信号以外の情報が送信されないようにしてもよい。

0018

上記の構成では、統合制御部から走行制御部へ所定の要求信号以外の情報を送信しない。こうすることで、車両と充電スタンドとの通信において車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、充電スタンドと走行制御部との間に存在する統合制御部から先(走行制御部側)へその不正な情報が侵入する可能性は低くなる。一方、表示用情報(たとえば、HMI(Human Machine Interface)表示データ)は、プログラム等と比べて情報セキュリティリスクが低い。すなわち、表示用情報によって走行制御部への不正アクセスが引き起こされる可能性は低い。こうした表示用情報の送信に第2通信線を用いることで、通信線の増加を抑制することができる。

0019

上記複数の充電ユニットは、交流電力接触給電方式に対応する電力変換を行なう第1充電ユニットと、非接触給電方式に対応する非接触受電及び電力変換を行なう第2充電ユニットとを含んでいてもよい。そして、統合制御部は、車両外部に設けられた交流電力接触給電方式の充電設備と有線通信可能に構成されてもよい。また、充電通信部は、車両外部に設けられた非接触給電方式の充電設備と無線通信可能に構成されてもよい。

0020

各種給電方式で採用される通信を比較した場合、交流電力接触給電方式における有線通信は、情報セキュリティリスクが低い(すなわち、不正な情報が侵入しにくい)傾向があり、非接触給電方式における無線通信は、情報セキュリティリスクが高い(すなわち、不正な情報が侵入しやすい)傾向がある。上記の構成では、情報セキュリティリスクの低い交流電力接触給電方式の充電スタンドとの有線通信は、統合制御部が行なう。統合制御部は、この有線通信によって充電スタンドから取得した情報を充電制御に用いることができる。また、この有線通信の情報セキュリティリスクは低いため、通信中に車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入する可能性は低い。一方、情報セキュリティリスクの高い非接触給電方式の充電スタンドとの無線通信は、走行制御部から隔離された充電通信部が行なう。このため、仮に無線通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入したとしても、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスは生じにくくなる。このように、上記の構成によって十分なセキュリティレベルを確保できる。また、上記の構成では、上記有線通信用通信モジュールと上記無線通信用の通信モジュールとを、統合制御部と充電通信部とに分けて搭載できるようになるため、通信モジュールの搭載スペースを確保しやすくなる。

0021

上記の車載制御システムにおいて、複数のグローバルバスゲートウェイ装置を介して相互に通信可能に接続されていてもよい。また、第1通信線は、充電制御部に含まれる所定の制御装置同士を通信可能に接続し、上記ゲートウェイ装置と複数のグローバルバスとのいずれにも接続されないローカルバスであってもよい。また、第2通信線は、上記のゲートウェイ装置に接続されるグローバルバスであってもよい。

0022

第1通信線(充電専用線)として上記ローカルバスを採用することで、充電制御部は、第1通信線(ローカルバス)を通じて所定の制御装置間で情報のやり取りを行ないながら、車載バッテリの充電制御を行なうことが可能になる。ローカルバスは、各グローバルバスから隔離されており、限定された範囲で通信を行なう。また、第2通信線として上記グローバルバスを採用することで、走行制御部は、第2通信線(グローバルバス)及びゲートウェイ装置を通じて他のグローバルバスと情報のやり取りを行ないながら、他のグローバルバスから取得した情報に基づいて車両の走行制御を行なったり、走行に関する情報を他のグローバルバスへ送信したりすることが可能になる。

0023

本開示の車両は、上述したいずれかの車載制御システムと、車載制御システムの充電制御部によって充電制御される車載バッテリと、車載制御システムの走行制御部によって制御され、車載バッテリに蓄えられた電力を用いて車両を走行させるように構成される走行駆動部とを備える。

0024

上記の車両では、走行用バッテリを充電する際に、車両と充電スタンドとの通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる。

発明の効果

0025

本開示によれば、車両と車両外部の充電設備との通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因する走行制御部への不正アクセスを抑制することができる車載制御システム及び車両を提供することが可能になる。

図面の簡単な説明

0026

本開示の実施の形態に係る車載制御システムの全体構成図である。
本開示の実施の形態に係る車両の構成(特に、車載バッテリの充電経路)を示す図である。
本開示の実施の形態に係る車載制御システムにおいて、AC方式(交流電力接触給電方式)で供給された電力によって車載バッテリの充電を行なうときの充電制御の処理手順を示す図である。
本開示の実施の形態に係る車載制御システムにおいて、DC方式(直流電力接触給電方式)で供給された電力によって車載バッテリの充電を行なうときの充電制御の処理手順を示す図である。
本開示の実施の形態に係る車載制御システムにおいて、WPT方式(非接触給電方式)で供給された電力によって車載バッテリの充電を行なうときの充電制御の処理手順を示す図である。
図1に示した通信ECU及び統合ECUの各々で通信を監視するときに実行される処理の手順を示すフローチャートである。
図1及び図2に示した車載制御システムの構成の変形例を示す図である。

実施例

0027

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

0028

以下では、この実施の形態に係る車載制御システムがハイブリッド車に適用される例について説明する。しかし、車載制御システムの適用対象は、ハイブリッド車に限定されず、エンジンを搭載しない電気自動車であってもよい。また、以下では、電子制御ユニット(Electronic Control Unit)を、「ECU」と称する。

0029

図1は、本開示の実施の形態に係る車載制御システムの全体構成図である。図1を参照して、この実施の形態に係る車載制御システムは、充電制御部100とHVハイブリッド)−ECU200とを備える。充電制御部100は、複数種の給電方式で電力の供給を受けて車載バッテリ(たとえば、後述する図2に示す駆動バッテリ70)の充電制御を行なうように構成される。また、HV−ECU200は、このシステムが搭載される車両(たとえば、ハイブリッド車)の走行制御を行なうように構成される。この実施の形態に係るHV−ECU200は、本開示に係る「走行制御部」の一例に相当する。

0030

充電制御部100は、給電方式ごとの複数の充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、及びWPT充電ユニット30)と、通信ECU40と、統合ECU50とを含む。通信ECU40は、車両外部の充電設備(AC充電スタンド110、DC充電スタンド120、及びWPT充電スタンド130)と通信可能に構成される。また、統合ECU50は、AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30、及び通信ECU40の各々と通信可能に構成される。この実施の形態に係る通信ECU40、統合ECU50はそれぞれ、本開示に係る「充電通信部」、「統合制御部」の一例に相当する。

0031

AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30、通信ECU40は、それぞれ制御部11、21、31、41を含む。これら制御部11,21,31,41と統合ECU50とHV−ECU200との各々は、演算装置記憶装置入出力ポート、及び通信ポート(いずれも図示せず)を含んで構成される。演算装置は、たとえばCPU(Central Processing Unit)を含むマイクロプロセッサによって構成される。記憶装置は、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、プログラム等を保存するストレージ(ROM(Read Only Memory)及び書き換え可能な不揮発性メモリ)とを含む。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することで、各種制御が実行される。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア電子回路)で処理することも可能である。また、この実施の形態では、制御部11,21,31,41及び統合ECU50のうち、制御部41及び統合ECU50のみにセキュリティ対策ソフトウェア及び/又はハードウェア(ファイアウォール、セキュアマイクロコントローラ等)が設けられている。

0032

この実施の形態に係る車載制御システムは、補機バッテリ60をさらに備える。補機バッテリ60は、低電圧系(たとえば、12V系)の車載バッテリであり、車両に搭載される補機負荷に対して電力を供給する。補機バッテリ60としては、たとえば鉛バッテリを採用できる。ただし、鉛バッテリ以外の二次電池(たとえば、ニッケル水素電池)を補機バッテリ60として採用してもよい。補機負荷は、補機バッテリ60の電力を用いて生成される駆動電力(たとえば、電圧5V〜12V程度の電力)で駆動される。補機負荷の例としては、照明装置ワイパー装置オーディオ装置ナビゲーションシステム91、メータパネル92a、各種ECU等のような電気負荷が挙げられる。補機バッテリ60は、車載制御システムに含まれる各制御装置を起動させるための電源として機能する。

0033

AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30、通信ECU40は、それぞれ電源回路12、22、32、42を含む。電源回路12、22、32、42は、統合ECU50によってON/OFF制御されるスイッチ12a、22a、32a、42aを含む。統合ECU50とスイッチ12a、22a、32a、42aの各々とは、機器同士を1対1で直接的に接続するダイレクト制御線(以下、「ジカ線」とも称する)を介して接続されている。制御信号の送信にジカ線を使用することで、制御速度が速くなる。

0034

スイッチ12a、22a、32a、42aは、それぞれAC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30、通信ECU40の電源ラインに設けられた電源スイッチである。電源スイッチがON状態(通電状態)であるときには、補機バッテリ60から制御部11、21、31、41に電力が供給され、電源スイッチがOFF状態(非通電状態)になると、補機バッテリ60から制御部11、21、31、41に電力が供給されなくなる。

0035

通信ECU40は、有線通信モジュール43と、無線通信モジュール44とをさらに含む。有線通信モジュール43及び無線通信モジュール44の各々は、制御部41に制御されて車両外部と通信を行ない、車両外部から受信した信号を制御部41へ出力する。

0036

有線通信モジュール43は、以下に説明するCPLT(コントロールパイロット回路とPLC(Power Line Communication)モデムと(いずれも図示せず)を含んで構成される。

0037

CPLT回路は、充電ケーブルの内部に収容されている信号線(以下、「CPLT線」と称する)を通じて所定の充電スタンド(たとえば、後述する図2に示すAC充電スタンド110及びDC充電スタンド120)との間でCPLTの規格準拠した通信(以下、「CPLT通信」とも称する)を行なうように構成される。CPLT通信では、CPLT信号によって通信を行なう。

0038

また、PLCモデムは、上記のCPLT線を通じて所定の充電スタンド(たとえば、後述する図2に示すDC充電スタンド120)との間でPLC方式での通信(以下、「PLC通信」とも称する)を行なうように構成される。PLC通信では、上記のCPLT信号に重畳させた高周波信号(CPLT信号よりも高周波の信号)によって通信を行なう。高周波信号の周波数は、たとえば2MHz〜30MHzである。

0039

充電スタンドから車両へは、充電ケーブルの接続状態電力供給可否許可/禁止)、供給可能な最大電流値(以下、単に「最大電流値」とも称する)、及び故障の有無などが、車両から充電スタンドへは、給電の開始/停止の要求、及び受電状況などが、CPLT線を通じて通知される。

0040

たとえば、車両と充電スタンドとが充電ケーブルを介して接続されると、車両側の上記CPLT回路と充電スタンド側の回路(図示せず)とが充電ケーブル中のCPLT線を介して接続され、1つの回路が形成される。これにより、充電ケーブル未接続状態(状態A)のときには約12VであったCPLT信号の電圧が、充電ケーブル接続状態(状態B)では約9Vになる。充電スタンドは、こうしたCPLT信号の電圧の変化(電圧降下)に基づいて充電ケーブルが車両に接続されたことを検知することができる。充電スタンドは、充電ケーブルの接続が不十分である場合には、車両への電力の出力(すなわち、給電)を許可しない。

0041

充電スタンドは、上記のように充電ケーブルが車両に接続されたことを検知すると、最大電流値を示すCPLT信号を生成して車両へ送信する。より具体的には、充電スタンドは、発振回路(図示せず)によって周波数1kHzの矩形波状のPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成して、車両へ送信する。充電スタンドは、このPWM信号デューティ比周期に対するパルス幅比率)を最大電流値に対応した値にすることにより、最大電流値を車両に通知する。また、車両は、CPLT信号として上記PWM信号を受信したときに、車両と充電スタンドとが充電ケーブルを介して接続されたと判断することができる。

0042

無線通信モジュール44は、無線通信を行なうための通信モジュールである。無線通信モジュール44の例としては、通信規格IEEE802.11に準拠した無線通信を行なうWiFi(登録商標モジュールが挙げられる。無線通信モジュール44は、アンテナ44a(たとえば、WiFi(登録商標)アンテナ)を備える。通信ECU40は、無線通信モジュール44によって所定のネットワーク(たとえば、無線LAN(Local Area Network))のアクセスポイントにアクセスすることにより、そのネットワークに接続している他の通信機器(たとえば、後述する図2に示すWPT充電スタンド130)と無線通信を行なうことができる。

0043

この実施の形態に係る車載制御システムは、CGW(セントラルゲートウェイ)90とローカルバスB1とグローバルバスB2とをさらに備える。ローカルバスB1は、充電制御のためだけに使用される充電専用線である。グローバルバスB2は、CGW90に接続されるパワートレイン用の通信バス(パワトレバス)である。ローカルバスB1及びグローバルバスB2の各々は、たとえばCAN(Controller Area Network)バスである。この実施の形態に係るローカルバスB1、グローバルバスB2、CGW90はそれぞれ、本開示に係る「第1通信線」、「第2通信線」、「ゲートウェイ装置」の一例に相当する。

0044

CGW90には、グローバルバスB2以外のグローバルバス(以下、「他のグローバルバス」とも称する)も接続されている。そして、これらのグローバルバスがCGW90を介して相互に通信可能に接続されている。グローバルバスB2は、CGW90を介して他のグローバルバス(ボディ系グローバルバス、安全系グローバルバス、情報系グローバルバス、及び診断系グローバルバス等)に接続される。CGW90に接続される各グローバルバスは、システム別の車載LANを構成する。CGW90は、中継機能(逐次中継、周期変換中継、データ組替中継等)を有し、グローバルバス間でのメッセージを中継するように構成される。一方、ローカルバスB1は、CGW90にも、CGW90に接続されるグローバルバス(グローバルバスB2及び他のグローバルバス)にも接続されず、充電制御部100に含まれる所定の制御装置(制御部11,21,31,41及び統合ECU50)同士を通信可能に接続する。充電制御部100は、ローカルバスB1を通じて上記制御装置(制御部11,21,31,41及び統合ECU50)間で情報のやり取りを行ないながら、車載バッテリ(この実施の形態では、駆動バッテリ70)の充電制御を行なうことができる。

0045

グローバルバスB2には、HV−ECU200と、統合ECU50と、PCU(Power Control Unit)81(より特定的には、PCU81の制御装置)とが接続されている。HV−ECU200は、グローバルバスB2及びCGW90を通じて他のグローバルバスと情報のやり取りを行ないながら、他のグローバルバスから取得した情報に基づいて車両の走行制御を行なったり、走行に関する情報を他のグローバルバスへ送信したりすることができる。この実施の形態では、AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30、通信ECU40、及び統合ECU50のうち、統合ECU50のみがグローバルバスB2に接続されている。HV−ECU200はグローバルバスB2を通じて統合ECU50へ情報を送信できる。また、HV−ECU200は、グローバルバスB2を通じてPCU81を制御できる。なお、PCU81の詳細については後述する(図2参照)。

0046

他のグローバルバスの1つであるグローバルバスB3には、HMI制御装置が接続されている。この実施の形態では、HMI制御装置として、ナビゲーションシステム91(より特定的には、ナビゲーションシステム91の制御装置)と、メータECU92とが、グローバルバスB3に接続されている。

0047

ナビゲーションシステム91は、演算装置(たとえば、CPU)等を含んで構成される制御装置と、制御プログラム及び地図データベース等を保有する記憶装置(たとえば、ハードディスク)と、GPS(Global Positioning System)衛星からの信号を受信するGPSモジュールと、地図等を表示する表示装置(たとえば、タッチパネル)とを備える。ナビゲーションシステム91の制御装置は、記憶装置に記憶されている情報と、GPSモジュールで取得した情報とを用いて、車両の現在位置から目的地までの最適ルート(たとえば、最短ルート)を見つけるための経路探索を行ない、経路探索により見つかった最適ルートを示す地図を表示装置に表示させるように構成される。

0048

メータECU92は、演算装置(たとえば、CPU)等を含んで構成され、車両の情報(車両の状態等)を表示するメータパネル92a(表示装置)を制御するように構成される。メータパネル92aには、たとえば、車両の各種計器類スピードメータ等)と、各種センサ検出値を用いて推定された車両の状態(車載バッテリのSOC(State Of Charge)等)と、警告灯(たとえば、所定の警告条件を満たす場合に点灯)とが表示される。

0049

この実施の形態では、上記のHMI制御装置(ナビゲーションシステム91の制御装置、及びメータECU92)がグローバルバスB2、B3及びCGW90を介して統合ECU50に接続されている。統合ECU50は、上記のHMI制御装置(ナビゲーションシステム91の制御装置、及びメータECU92)へ表示用情報(表示装置に表示するためのデータ)を送信するが、HV−ECU200へは所定の要求信号以外の情報を送信しないように構成される。この実施の形態に係るナビゲーションシステム91の制御装置とメータECU92との各々は、本開示に係る「表示制御装置」の一例に相当する。

0050

図2は、この実施の形態に係る車両(すなわち、図1に示す車載制御システムを備える車両)の構成(特に、車載バッテリの充電経路)を、充電スタンドとともに示す図である。

0051

図1とともに図2を参照して、この車両は、図1に示される充電制御部100、CGW90、グローバルバスB2,B3に接続される各種機器(HV−ECU200等)、及び補機バッテリ60に加えて、駆動バッテリ70と、走行駆動部80と、駆動輪Wとをさらに備える。走行駆動部80は、PCU(Power Control Unit)81とMG(Motor Generator)82とを含み、駆動バッテリ70に蓄えられた電力を用いて車両を走行させるように構成される。走行駆動部80は、HV−ECU200によって制御される。駆動バッテリ70は、充電制御部100によって充電制御される車載バッテリである。この実施の形態に係る駆動バッテリ70は、本開示に係る「車載バッテリ」の一例に相当する。また、図示は省略しているが、車両はエンジン(内燃機関)をさらに備える。この実施の形態に係る車両は、駆動バッテリ70に蓄えられた電力とエンジン(図示せず)の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車である。エンジンが発生する運動エネルギーが、動力分割装置(図示せず)によって分配され、駆動輪Wを駆動するために使用されるとともに、MG82において発電のために使用される。

0052

駆動バッテリ70は、たとえば二次電池(リチウムイオン電池又はニッケル水素電池等)と、統合ECU50によってON/OFF制御される充電リレーと、HV−ECU200によってON/OFF制御されるSMR(システムメインリレー)と、駆動バッテリ70の状態を監視する監視ユニットと(いずれも図示せず)を含んで構成される。監視ユニットは、駆動バッテリ70の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサを含み、検出結果を出力する。充電リレーは、駆動バッテリ70の充電時にON状態(導通状態)にされる。SMRは、駆動バッテリ70の電力を用いた走行時にON状態(導通状態)にされる。監視ユニットの検出結果(各種センサの検出値)はHV−ECU200に入力され、HV−ECU200は、監視ユニットの出力に基づいて駆動バッテリ70の状態(SOC(State Of Charge)等)を取得する。統合ECU50からの要求信号に応じてHV−ECU200から統合ECU50へ駆動バッテリ70の状態が出力される。また、SMRの状態も、統合ECU50からの要求信号に応じてHV−ECU200から統合ECU50へ出力される。

0053

駆動バッテリ70は、MG82により駆動輪Wを駆動するための電力をPCU81へ供給する。MG82は、回転電機であって、たとえば三相交流モータジェネレータである。MG82は、PCU81によって駆動され、駆動輪Wを回転させる。また、MG82は、車両の制動時等に回生発電を行なうことも可能である。PCU81は、演算装置(たとえば、CPU)を含んで構成される制御装置と、インバータと、コンバータと(いずれも図示せず)を含んで構成される。PCU81の制御装置は、HV−ECU200からの指示(制御信号)をグローバルバスB2を介して受信し、その指示に従ってPCU81のインバータ及びコンバータを制御する。PCU81は、MG82の力行駆動時には、駆動バッテリ70に蓄えられた電力を交流電力に変換してMG82へ供給し、MG82による発電時には、発電された電力を整流して駆動バッテリ70へ供給する。車両の状況等に応じて適切な動作となるように、MG82及びエンジン(図示せず)の動作は、HV−ECU200によって協調的に制御される。なお、図2ではMGが1つだけ設けられる構成が示されるが、MGの数はこれに限定されず、MGを複数(たとえば、2つ)設ける構成としてもよい。

0054

なお、車両の状態を検出する各種センサ(車速センサ等)が設けられていてもよい。検出された車両の状態(各種センサの検出値)は、たとえばHV−ECU200に入力され、統合ECU50からの要求信号に応じてHV−ECU200から統合ECU50へ出力される。

0055

充電スタンドは、一般に、普通充電器急速充電器非接触充電器とに大別される。
普通充電器は、交流電力接触給電方式(以下、「AC方式」とも称する)の充電スタンドであり、住宅などにも低コストで設置できる。典型的な普通充電器は、電圧200V又は100Vの単相交流電源を含み、交流電力を出力するように構成される。

0056

急速充電器は、直流電力接触給電方式(以下、「DC方式」とも称する)の充電スタンドであり、蓄電装置(車載バッテリ等)の充電に要する時間が短い。典型的な急速充電器は、電圧200Vの3相交流電源を含み、この電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、直流電力を出力するように構成される。また、最近では、最高出力が大きい(たとえば、最高出力が100kWを超える)急速充電器も登場している。

0057

上記の普通充電器及び急速充電器は、車両外部の電源(外部電源)から充電ケーブルを通じて車両に電力を供給する接触給電方式の充電スタンドである。これに対し、非接触充電器は、ワイヤレスで電力の伝送を行なう非接触給電方式(以下、「WPT方式」とも称する)の充電スタンドである。この実施の形態では、AC充電スタンド110が普通充電器に相当し、DC充電スタンド120が急速充電器に相当し、WPT充電スタンド130が非接触充電器に相当する。この実施の形態では、DC充電スタンド120が、CCS方式(「コンボ方式」とも称される)のDC充電スタンドである。ただし、DC充電スタンドの給電方式は、CCS方式に限られず、チャデモ方式であってもよい。また、WPT充電スタンド130は、無線通信(たとえば、WiFi(登録商標)による無線通信)を行なうためのアンテナ131と、送電コイル(図示せず)を含む送電ユニット132とを備える。送電ユニット132は、たとえば駐車場地表面に設置される。

0058

AC充電ユニット10は、AC充電スタンド110の給電方式(AC方式)に対応する充電ユニットであり、図1に示される制御部11及び電源回路12に加えて、AC充電回路13をさらに備える。AC充電回路13は、たとえばフィルタ回路整流回路、及び各部の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサ(いずれも図示せず)を含む。AC充電回路13における各部の状態を示すセンサの検出結果は制御部11へ出力され、さらに制御部11からローカルバスB1を通じて統合ECU50へ送信される。制御部11は、統合ECU50からの指示(制御信号)をローカルバスB1を通じて受信し、その指示に従ってAC充電回路13を制御する。AC充電スタンド110に接続された充電ケーブル111のAC充電コネクタ112が車両のAC充電インレット14に接続された状態で所定の充電条件成立したときに、AC充電ユニット10は、統合ECU50によって起動され、AC充電スタンド110から充電ケーブル111(より特定的には、ケーブル内部の電力線)を通じて供給される電力を用いて駆動バッテリ70の充電を行なう。AC充電スタンド110による駆動バッテリ70の充電時には、AC充電スタンド110の電力がAC充電ユニット10を通じて駆動バッテリ70へ供給される。

0059

DC充電ユニット20は、DC充電スタンド120の給電方式(DC方式)に対応する充電ユニットであり、図1に示される制御部21及び電源回路22に加えて、DC充電回路23をさらに備える。DC充電回路23は、たとえばフィルタ回路、及び各部の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサ(いずれも図示せず)を含む。DC充電回路23における各部の状態を示すセンサの検出結果は制御部21へ出力され、さらに制御部21からローカルバスB1を通じて統合ECU50へ送信される。制御部21は、統合ECU50からの指示(制御信号)をローカルバスB1を通じて受信し、その指示に従ってDC充電回路23を制御する。DC充電スタンド120に接続された充電ケーブル121のDC充電コネクタ122が車両のDC充電インレット24に接続された状態で所定の充電条件が成立したときに、DC充電ユニット20は、統合ECU50によって起動され、DC充電スタンド120から充電ケーブル121(より特定的には、ケーブル内部の電力線)を通じて供給される電力を用いて駆動バッテリ70の充電を行なう。DC充電スタンド120による駆動バッテリ70の充電時には、DC充電スタンド120の電力がDC充電ユニット20を通じて駆動バッテリ70へ供給される。

0060

充電ケーブル111及び121の各々は、内部に信号線(CPLT線等)と電力線とを含む。充電ケーブル111のAC充電コネクタ112が車両のAC充電インレット14に接続されると、充電ケーブル111の電力線はAC充電回路13に、充電ケーブル111の信号線は通信ECU40の有線通信モジュール43に接続される。充電ケーブル121のDC充電コネクタ122が車両のDC充電インレット24に接続されると、充電ケーブル121の電力線はDC充電回路23に、充電ケーブル121の信号線は通信ECU40の有線通信モジュール43に接続される。電力の供給は電力線を通じて行なわれる。通信(情報のやり取り)は信号線を通じて行なわれる。なお、充電ケーブル111,121は、車載ケーブルであってもよいし、充電スタンドに装着されたケーブルであってもよい。また、充電ケーブル111,121は、CCID(ChargingCircuit Interrupt Device)ボックス及び漏電保護装置を備えていてもよい。

0061

WPT充電ユニット30は、WPT充電スタンド130の給電方式(WPT方式)に対応する充電ユニットであり、図1に示される制御部31及び電源回路32に加えて、受電ユニット33をさらに備える。受電ユニット33は、たとえば受電コイル、フィルタ回路、整流回路、及び各部の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサ(いずれも図示せず)を含む。受電ユニット33における各部の状態を示すセンサの検出結果は制御部31へ出力され、さらに制御部31からローカルバスB1を通じて統合ECU50へ送信される。制御部31は、統合ECU50からの指示(制御信号)をローカルバスB1を通じて受信し、その指示に従って受電ユニット33を制御する。車両の無線通信モジュール44とWPT充電スタンド130との間での無線通信の接続が確立した状態で所定の充電条件が成立したときに、WPT充電ユニット30は、統合ECU50によって起動され、WPT充電スタンド130から非接触で送電される電力を用いて駆動バッテリ70の充電を行なう。WPT充電スタンド130による駆動バッテリ70の充電時には、WPT充電スタンド130の電力がWPT充電ユニット30を通じて駆動バッテリ70へ供給される。

0062

統合ECU50は、AC充電制御部51と、DC充電制御部52と、WPT充電制御部53と、電源制御部54と、給電方式判別部55と、通信監視部56とを含む。統合ECU50において、AC充電制御部51、DC充電制御部52、WPT充電制御部53、電源制御部54、給電方式判別部55、及び通信監視部56は、たとえば、演算装置と、演算装置により実行されるプログラムとによって具現化される。

0063

AC充電制御部51は、ローカルバスB1を介してAC充電ユニット10の制御部11と通信を行なうことにより、AC充電スタンド110から供給される電力による駆動バッテリ70の充電を制御するように構成される。DC充電制御部52は、ローカルバスB1を介してDC充電ユニット20の制御部21と通信を行なうことにより、DC充電スタンド120から供給される電力による駆動バッテリ70の充電を制御するように構成される。WPT充電制御部53は、ローカルバスB1を介してWPT充電ユニット30の制御部31と通信を行なうことにより、WPT充電スタンド130から供給される電力による駆動バッテリ70の充電を制御するように構成される。

0064

電源制御部54は、前述したジカ線を介してスイッチ12a、22a、32a、42aをON/OFF制御することにより、充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30)ごとの電源と通信ECU40の電源とを個別にON/OFF制御するように構成される。

0065

給電方式判別部55は、給電開始前に給電方式を判別するように構成される。給電方式判別部55は、たとえば充電スタンドとの通信で得た情報によって、AC方式、DC方式、WPT方式のいずれで給電が行なわれるかを判別する。ただしこれに限られず、給電方式判別部55が、充電スタンドとの通信によらずに、給電方式を自動判別できるようにしてもよい。たとえば、AC充電インレット14及びDC充電インレット24の各々に、充電コネクタが接続されたときに押下される機械式スイッチを設けて、この機械式スイッチが押下されたときにその旨を示す信号が給電方式判別部55に入力されるようにしてもよい。こうすることで、給電方式判別部55は、AC充電インレット14に充電コネクタが接続されたときには給電方式がAC方式であると、DC充電インレット24に充電コネクタが接続されたときには給電方式がDC方式であると判別することができる。また、給電方式判別部55は、WPT方式の充電スタンドから発せられる微弱信号(たとえば、ブロードキャスト信号)を受信するアンテナを備えていてもよい。給電方式判別部55は、そのアンテナが微弱信号を受信したときに、給電方式がWPT方式であると判別することができる。また、ユーザの入力(給電方式の選択)に基づいて給電方式が判別されてもよい。

0066

通信監視部56は、所定の方法で不正な通信の有無を監視し、不正な通信が検知された場合には所定の処理を実行するように構成される。通信監視部56は、たとえば、ファイアウォールとCAN通信(ローカルバスB1の通信)のエラー検出機能との少なくとも一方と連携して、不正な通信を検知するように構成される。また、不正な通信が検知された場合に実行される処理としては、たとえば、不正な通信による被害拡大を抑制するための処理と、不正な通信によって被害を受けた部分を修復するための処理との少なくとも一方を採用できる。なお、通信監視部56の動作の詳細については後述する(図6参照)。

0067

また、図示していないが、図1に示す通信ECU40の制御部41も、通信監視部56と同様の通信監視部を有している。すなわち、制御部41も、不正な通信の有無を監視し、不正な通信が検知された場合には所定の処理を実行するように構成される。

0068

ところで、図1に示すシステムにおいて、通信ECU40及び統合ECU50を割愛して、給電方式ごとの3種類の充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30)をグローバルバスB2(パワトレバス)に直接接続し、これら3種類の充電ユニットの各々が車両外部と通信を行なうように、図1に示す構成を変更することも考えられる。このように変更された構成では、車両外部と通信を行なう3種類の充電ユニットが、HV−ECU200(走行制御部)とともにグローバルバスB2に接続される。このため、各充電ユニットと車両外部との通信中に不正な情報が車両内部へ侵入すると、HV−ECU200へ不正アクセスが行なわれる可能性がある。そして、HV−ECU200への不正アクセスが生じると、車両の走行が妨げられ、悪くすると、車両が停止してしまう可能性がある。このため、上記のように変更された構成では、HV−ECU200への不正アクセスを抑制するために、3種類の充電ユニットの各々に強固なセキュリティ対策(ファイアウォール等)を行なうことが要求される。しかし、3種類の充電ユニットの各々に強固なセキュリティ対策を講じることは大幅なコストアップにつながる。

0069

そこで、この実施の形態に係る車載制御システム(図1参照)では、充電制御部100が、給電方式ごとの3種類の充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、及びWPT充電ユニット30)に加えて、車両外部の充電設備(AC充電スタンド110、DC充電スタンド120、及びWPT充電スタンド130)と通信可能に構成される通信ECU40と、上記3種類の充電ユニット及び通信ECU40の各々と通信可能に構成される統合ECU50とを含む。

0070

そして、3種類の充電ユニットと通信ECU40と統合ECU50とは、車載バッテリ(この実施の形態では、駆動バッテリ70)の充電制御のためだけに使用されるローカルバスB1(第1通信線)を介して相互に接続される。このため、3種類の充電ユニットと通信ECU40と統合ECU50とは、ローカルバスB1を通じて相互に通信(通信ECU40が充電スタンドから取得した情報などのやり取り)を行なうことができる。

0071

また、この実施の形態に係る車載制御システムでは、3種類の充電ユニットと通信ECU40と統合ECU50とのうち統合ECU50のみが、HV−ECU200(走行制御部)が接続されるグローバルバスB2(第2通信線)に接続される。このようにHV−ECU200が通信ECU40から隔離されることにより、統合ECU50で不正な情報の伝達を遮断することが可能になり、通信ECU40から侵入した不正な情報がHV−ECU200にアクセスしにくくなる。このため、車両と充電スタンドとの通信によって車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入した場合でも、その不正な情報に起因するHV−ECU200への不正アクセスを抑制することができる。

0072

この実施の形態に係る車載制御システムでは、通信ECU40のみが充電スタンドと通信するため、3種類の充電ユニットの各々に強固なセキュリティ対策を講じなくても、十分なセキュリティレベルを確保できる。通信ECU40のみに強固なセキュリティ対策を講じてもよいが、この実施の形態では、通信ECU40と統合ECU50との各々にセキュリティ対策を講じることで、多層防御を行なっている。こうした多層防御を行なうことで、通信ECU40から不正な情報が車両内部へ侵入したときに早期に又は確実に適切な措置をとることが可能になる。また、多層防御を行なうことで、通信ECU40と統合ECU50との各々において要求されるセキュリティ対策のセキュアレベルは低くなるため、低コストで高いセキュリティレベルを確保することが可能になる。

0073

この実施の形態に係る車載制御システムでは、統合ECU50がグローバルバスB2を介してHV−ECU200に接続されているため、HV−ECU200から統合ECU50へ充電要求などを送信することが可能である。また、統合ECU50からHV−ECU200へは所定の要求信号のみが送信可能とされる。すなわち、統合ECU50からHV−ECU200へは所定の要求信号以外の情報が送信されない。これにより、通信ECU40から侵入した不正な情報が統合ECU50よりもHV−ECU200側へ侵入する可能性が低くなる。一方、統合ECU50から表示制御装置(ナビゲーションシステム91の制御装置、及びメータECU92)へは表示用情報が送信される。HV−ECU200(走行制御部)への不正アクセスを引き起こす可能性が低い表示用情報の送信にグローバルバスB2を用いることで、通信線の増加を抑制することができる。

0074

以下、図3図5を用いて、この実施の形態に係る車載制御システムによる駆動バッテリ70の充電制御について説明する。なお、図3図5に示す処理が開始されるときには、3種類の充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30)の全ての電源がいずれもOFF状態(非通電状態)になっている。また、充電スタンド(AC充電スタンド110、DC充電スタンド120、又はWPT充電スタンド130)から車両へ送信される情報は、通信ECU40の有線通信モジュール43又は無線通信モジュール44で受信され、制御部41へ出力される。また、統合ECU50と各充電ユニットの制御部11,21,31と通信ECU40の制御部41との間での通信は、ローカルバスB1を介して行なわれる。通信ECU40が充電スタンドから受信した情報は、統合ECU50の要求信号に応じて、通信ECU40の制御部41からローカルバスB1を通じて統合ECU50へ送信される。

0075

図3は、AC充電スタンド110から供給される電力(交流電力)を用いて駆動バッテリ70の充電が行なわれるときの充電制御の処理手順を示す図である。図3に示される処理は、ステップS11〜S17(以下、単に「S11」〜「S17」と称する)を含む。

0076

図1及び図2とともに図3を参照して、給電開始に先立ち、ユーザ(たとえば、車両の運転者)は、AC充電スタンド110の近くに車両を駐車し、AC充電スタンド110に接続された充電ケーブル111のAC充電コネクタ112を、車両のAC充電インレット14に接続する。AC充電コネクタ112がAC充電インレット14に接続されると、通信ECU40が、有線通信モジュール43を制御して、AC充電スタンド110と通信ECU40との間での通信(より特定的には、充電ケーブル111によるCPLT通信)の接続を確立させる(S11)。これにより、AC充電スタンド110と通信ECU40(ひいては、統合ECU50)との間での通信が可能になる。

0077

続けて、統合ECU50は、AC充電スタンド110から給電方式を示す情報を受信する。統合ECU50の給電方式判別部55は、AC充電スタンド110から受信した情報に基づいて、給電方式がAC方式であると判別する(S12)。

0078

続けて、給電方式判別部55により判別された給電方式に対応するAC充電制御部51が、所定の充電条件が成立するか否かを判断する(S13)。充電条件は任意に設定できる。たとえば、車両が駐車中であり、かつ、ユーザ又はHV−ECU200からAC充電スタンド110に充電要求があったときに充電条件が成立するようにしてもよい。また、車両が駐車中であり、かつ、予め設定した充電開始時刻到来したときに充電条件が成立するようにしてもよい。なお、車両が駐車中であるか否かは、たとえばイグニッションスイッチ(図示せず)の状態及び/又は車速に基づいて判断することができる。

0079

上記S13の判断は、充電条件が成立するまで繰り返し行なわれる。ただし、S13を最初に実行した時から所定時間経過しても充電条件が成立しない場合や、ユーザから充電を中止する要求信号を受信した場合には、AC充電制御部51は充電を中止する。

0080

AC充電制御部51によって充電条件が成立すると判断されると、電源制御部54がスイッチ12aをON状態(通電状態)にする(S14)。これにより、AC充電ユニット10の電源がON状態になり、AC充電ユニット10(制御部11等)が起動する。そして、AC充電ユニット10は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をON状態(導通状態)にして、駆動バッテリ70の充電(AC充電)を実行する(S15)。より具体的には、AC充電ユニット10の制御部11は、統合ECU50からの指示に従ってAC充電回路13を制御する。AC充電回路13は、AC充電スタンド110から供給された交流電力を受電するとともに所定の電力変換を行なう。この実施の形態では、AC充電回路13が、受電した交流電力についてフィルタ処理ノイズ除去)及び整流を行ない、得られた直流電力(充電電力)を駆動バッテリ70に向けて出力する。これにより、駆動バッテリ70が充電される。

0081

上記S15で実行される充電は、所定の完了条件が成立するまで継続され、完了条件が成立すると終了する。完了条件は、たとえば、充電中に駆動バッテリ70のSOCが所定のSOC値よりも大きくなった場合に成立する。所定のSOC値は、AC充電制御部51等によって自動的に設定されてもよいし、ユーザによって設定されてもよい。

0082

なお、完了条件は上記に限られず任意に設定することができる。たとえば、充電時間(充電を開始した時からの経過時間)が所定値よりも長くなった場合に完了条件が成立するようにしてもよい。また、充電中にユーザから充電停止の指示があった場合に完了条件が成立するようにしてもよい。

0083

S15の充電が終了すると、通信ECU40が、有線通信モジュール43を制御して、AC充電スタンド110との間での通信を切断する(S16)。そして、電源制御部54がスイッチ12aをOFF状態(非通電状態)にする(S17)。これにより、AC充電ユニット10の電源がOFF状態になり、AC充電ユニット10(制御部11等)が停止する。その後、AC充電制御部51は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をOFF状態(遮断状態)にして、駆動バッテリ70の充電制御を終了する。

0084

図4は、DC充電スタンド120から供給される電力(直流電力)を用いて駆動バッテリ70の充電が行なわれるときの充電制御の処理手順を示す図である。図4に示される処理は、ステップS21〜S27(以下、単に「S21」〜「S27」と称する)を含む。以下では、AC方式の給電による充電制御(図3参照)と共通する部分については、その説明を省略又は簡略化する。

0085

図1及び図2とともに図4を参照して、S21では、通信ECU40が、有線通信モジュール43を制御して、DC充電スタンド120と通信ECU40との間での通信(より特定的には、充電ケーブル121によるCPLT通信及びPLC通信)の接続を確立させる。これにより、DC充電スタンド120と通信ECU40(ひいては、統合ECU50)との間での通信が可能になる。

0086

続けて、統合ECU50は、DC充電スタンド120から給電方式を示す情報を受信する。統合ECU50の給電方式判別部55は、DC充電スタンド120から受信した情報に基づいて、給電方式がDC方式であると判別する(S22)。S23では、給電方式判別部55により判別された給電方式に対応するDC充電制御部52が、所定の充電条件が成立するか否かを判断する。そして、DC充電制御部52によって充電条件が成立すると判断されると、電源制御部54がスイッチ22aをONすることにより、DC充電ユニット20(制御部21等)の電源をON状態(通電状態)にする(S24)。そして、DC充電ユニット20は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をONして、駆動バッテリ70の充電(DC充電)を実行する(S25)。より具体的には、DC充電ユニット20の制御部21は、統合ECU50からの指示に従ってDC充電回路23を制御する。DC充電回路23は、DC充電スタンド120から供給された直流電力を受電するとともに所定の電力変換を行なう。この実施の形態では、DC充電回路23が、受電した直流電力についてフィルタ処理(ノイズ除去)を行ない、フィルタ処理された直流電力(充電電力)を駆動バッテリ70に向けて出力する。これにより、駆動バッテリ70が充電される。

0087

所定の完了条件が成立してS25の充電が終了すると、通信ECU40が、有線通信モジュール43を制御して、DC充電スタンド120との間での通信を切断する(S26)。そして、電源制御部54がスイッチ22aをOFFすることにより、DC充電ユニット20の電源をOFF状態(非通電状態)にする(S27)。その後、DC充電制御部52は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をOFFして、駆動バッテリ70の充電制御を終了する。

0088

図5は、WPT充電スタンド130から供給される電力(交流電力)を用いて駆動バッテリ70の充電が行なわれるときの充電制御の処理手順を示す図である。図5に示される処理は、ステップS31〜S37(以下、単に「S31」〜「S37」と称する)を含む。以下では、AC方式の給電による充電制御(図3参照)と共通する部分については、その説明を省略又は簡略化する。

0089

図1及び図2とともに図5を参照して、給電開始に先立ち、ユーザ(たとえば、車両の運転者)は、WPT充電スタンド130の送電ユニット132が設置された駐車スペース充電位置)へのアプローチを開始する。そして、車両が充電位置に接近して車速が低下すると、通信ECU40が、無線通信モジュール44を制御して、WPT充電スタンド130と通信ECU40との間での通信(より特定的には、WiFi(登録商標)による無線通信)の接続を確立させる(S31)。これにより、WPT充電スタンド130と通信ECU40(ひいては、統合ECU50)との間での通信が可能になる。

0090

続けて、統合ECU50は、WPT充電スタンド130から給電方式を示す情報を受信する。統合ECU50の給電方式判別部55は、WPT充電スタンド130から受信した情報に基づいて、給電方式がWPT方式であると判別する(S32)。

0091

続けて、給電方式判別部55により判別された給電方式に対応するWPT充電制御部53が、所定の充電条件が成立するか否かを判断する(S33)。充電条件は任意に設定できる。たとえば、送電コイルと受電コイルとの位置合わせが完了し、かつ、送電コイルと受電コイルとの間に異物が存在しないときに充電条件が成立するようにしてもよい。車両は、WPT充電スタンド130と無線通信を行ないながら、送電コイルと受電コイルとの位置合わせや、送受電コイル間の異物検知などを行なうことができる。

0092

WPT充電制御部53によって充電条件が成立すると判断されると、電源制御部54がスイッチ32aをONすることにより、WPT充電ユニット30(制御部31等)の電源をON状態(通電状態)にする(S34)。そして、WPT充電ユニット30は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をONして、駆動バッテリ70の充電(WPT充電)を実行する(S35)。より具体的には、WPT充電ユニット30の制御部31は、統合ECU50からの指示に従って受電ユニット33を制御する。受電ユニット33は、WPT充電スタンド130の送電ユニット132から供給された交流電力を受電コイルで非接触受電するとともに所定の電力変換を行なう。受電ユニット33の受電コイルは、送電ユニット132の送電コイルから送電される電力を非接触で受電する。これにより、磁界を通じて送電ユニット132の送電コイルから受電ユニット33の受電コイルへ非接触で電力の伝送が行なわれる。非接触(ワイヤレス)での電力伝送方式は、たとえば磁界共鳴方式である。磁界共鳴方式において、共振回路共振強度を示すQ値は100以上であることが好ましい。ただし、非接触での電力伝送方式は、磁界共鳴方式に限られず、他の方式(電磁誘導方式等)を採用してもよい。また、受電ユニット33は、受電した交流電力についてフィルタ処理(ノイズ除去)及び整流を行ない、得られた直流電力(充電電力)を駆動バッテリ70に向けて出力する。これにより、駆動バッテリ70が充電される。

0093

所定の完了条件が成立してS35の充電が終了すると、通信ECU40が、無線通信モジュール44を制御して、WPT充電スタンド130との間での通信を切断する(S36)。そして、電源制御部54がスイッチ32aをOFFすることにより、WPT充電ユニット30の電源をOFF状態(非通電状態)にする(S37)。その後、WPT充電制御部53は、駆動バッテリ70の充電リレー(図示せず)をOFFして、駆動バッテリ70の充電制御を終了する。

0094

上記のように、この実施の形態に係る車載制御システムでは、統合ECU50が、充電制御が行なわれないときには、3種類の充電ユニット(AC充電ユニット10、DC充電ユニット20、WPT充電ユニット30)の全ての電源をOFF状態(非通電状態)にし(図3:S17、図4:S27、図5:S37)、所定の給電方式(図3:AC方式、図4:DC方式、図5:WPT方式)で供給される電力によって充電制御が行なわれるときには、その所定の給電方式に対応しない充電ユニットの電源をOFF状態にしたまま、その所定の給電方式に対応する充電ユニット(図3:AC充電ユニット10、図4:DC充電ユニット20、図5:WPT充電ユニット30)の電源をON状態(通電状態)にする(図3:S14、図4:S24、図5:S34)。こうした構成によれば、充電制御が行なわれないときには、全ての充電ユニットの電源がOFF状態にされるとともに、充電制御実行時においては、使用しない充電ユニットが選択的にOFF状態(非通電状態)にされる。これにより、車載制御ユニットにおける消費電力の削減を図ることができるとともに、充電スタンドとの通信によって不正な情報が車両内部へ侵入しにくくなる。

0095

上記各充電制御においては、通信の接続が確立(図3:S11、図4:S21、図5:S31)してからその通信が切断(図3:S16、図4:S26、図5:S36)されるまでの間、車両と充電スタンド(車両外部の充電設備)との間で情報のやり取りが行なわれる。たとえば、充電スタンドから車両へは、充電スタンドの送電電力、充電スタンド側充電シーケンスの状態、充電スタンドにおける異常の有無などが送信される。また、車両から充電スタンドへは、車両の受電電力、車両側充電シーケンスの状態、車両における異常の有無などが送信される。車両と充電スタンドとの間で情報のやり取りが行なわれているときに、車両に対して不正な通信(不正アクセス等)が行なわれると、不正な情報が車両内部へ侵入する可能性がある。この実施の形態に係る車載制御システムでは、統合ECU50の通信監視部56と通信ECU40の制御部41とが、不正な通信の有無を監視し、不正な通信が検知された場合には所定の処理を実行するように構成される。

0096

図6は、統合ECU50の通信監視部56と通信ECU40の制御部41との各々で通信を監視するときに実行される処理の手順を示すフローチャートである。図6に示される処理は、ステップS101〜S103(以下、単に「S101」〜「S103」と称する)を含み、前述した各充電制御(図3図5参照)において車両と充電スタンドとの間で通信の接続が確立されたときに開始される。

0097

図6を参照して、S101では、統合ECU50及び通信ECU40の各々の監視範囲において不正な通信があるか否かが判断される。統合ECU50及び通信ECU40の各々は、たとえば、ファイアウォールの機能によって自らの送受信における不正な通信の有無を確認するとともに、CAN通信のエラー検出機能を利用して、ローカルバスB1において不正な通信が行なわれていないか確認する。不正な通信の例としては、不正アクセス(なりすまし等)、データ又はプログラムの改ざん、DoS攻撃(Denial of Service attack)、DDoS攻撃(Distributed Denial of Service attack)が挙げられる。

0098

S101で不正な通信はないと判断された場合(S101にてNO)には、S102において、車両と充電スタンドとの間での通信が切断されたか否かが判断される。そして、通信が切断されていない場合(S102にてNO)には処理がS101に戻り、通信が切断されている場合(S102にてYES)には、図6一連の処理が終了する。

0099

S101で不正な通信があると判断された場合(S101にてYES)には、S103において、実行中の充電が中止されるとともに、所定の処理(対応措置)が実行される。たとえば、所定の処理として、通信ECU40の電源をOFF状態にすることと、ローカルバスB1による通信を禁止することと、改ざんされたプログラム(たとえば、通信ECU40のプログラム)のリプログラミングを行なうこととの少なくとも1つが実行される。この実施の形態では、統合ECU50と通信ECU40の電源スイッチ(スイッチ42a)とがジカ線で接続されているため、統合ECU50が不正な通信を検知したときに、早期に通信ECU40の電源をOFF状態にすることができる。また、ローカルバスB1による通信を禁止することに関しては、ローカルバスB1を遮断して使用できなくしてもよいし、ローカルバスB1に接続される各制御装置にローカルバスB1による通信を禁止する指示を送ってもよい。なお、S103で実行される所定の処理は、上記に限られず適宜変更できる。

0100

S103の処理が行なわれると、図6の一連の処理が終了する。上記図6の一連の処理は、統合ECU50と通信ECU40とで別々に並行して実行され、統合ECU50及び通信ECU40の少なくとも一方において、不正な通信が検知されれば(S101にてYES)、S103において対応措置が実行される。このように通信ECU40及び統合ECU50において不正な通信に対する多層防御を行なうことで、通信ECU40において不正な通信の検知漏れが生じても、統合ECU50において不正な通信が検知されることによって、所定の処理(不正な通信に対する対応措置)を実行することが可能になる。

0101

上記実施の形態では、3種類の給電方式で車載バッテリの充電が可能な車載制御システムを示している。そして、上記実施の形態に係る車載制御システムでは、3種類の給電方式の充電スタンド(AC充電スタンド110、DC充電スタンド120、及びWPT充電スタンド130)との通信が、通信ECU40によって行なわれる。しかしこれに限られず、通信ECU40及び統合ECU50の両方が充電スタンド(車両外部の充電設備)と通信可能に構成されてもよい。

0102

図7は、図1及び図2に示した車載制御システムの構成の変形例を示す図である。この変形例に係る車載制御システムに関しては、主に図1及び図2に示した車載制御システムとの相違点について説明し、共通する部分についての説明は割愛する。

0103

図1及び図2とともに図7を参照して、この変形例に係る車載制御システムは、前述した統合ECU50(図1及び図2)に代えて統合ECU50Aを備える。また、この車載制御システムは、AC充電インレット14(図1及び図2)の代わりにAC充電インレット14Aを備え、DC充電インレット24(図1及び図2)に加えてDC充電インレット24Aをさらに備え、4種類の給電方式で車載バッテリ(図2に示される駆動バッテリ70)の充電が可能に構成されている。

0104

AC充電インレット14Aは、特殊プロトコルの有線通信(PWM通信)を採用する普通充電器の充電ケーブルの充電コネクタが接続されるインレットである。DC充電インレット24は、汎用IT技術であるTCP/IPプロトコルの通信を採用する給電方式(たとえば、CCS方式)の充電ケーブルの充電コネクタが接続されるインレットである。DC充電インレット24Aは、CAN通信を採用する給電方式(たとえば、チャデモ方式又はGB/T方式)の充電ケーブルの充電コネクタが接続されるインレットである。以下では、CAN通信を採用する給電方式がチャデモ方式である例について説明するが、チャデモ方式に代えてGB/T方式を採用してもよい。

0105

普通充電器の充電ケーブルの充電コネクタがAC充電インレット14Aに接続されると、その充電ケーブルの電力線はAC充電ユニット10のAC充電回路13(図2)に、その充電ケーブルの信号線は統合ECU50Aの有線通信モジュール52Aに接続される。AC充電ユニット10(特に、AC充電回路13)は、AC方式(交流電力接触給電方式)に対応する電力変換(フィルタ処理等)を行なうように構成され、本開示に係る「第1充電ユニット」の一例に相当する。また、CCS方式の充電ケーブルの充電コネクタがDC充電インレット24に接続されると、その充電ケーブルの電力線はDC充電ユニット20のDC充電回路23(図2)に、その充電ケーブルの信号線は通信ECU40の有線通信モジュール43に接続される。また、チャデモ方式の充電ケーブルの充電コネクタがDC充電インレット24Aに接続されると、その充電ケーブルの電力線はDC充電ユニット20のDC充電回路23(図2)に、その充電ケーブルの信号線は統合ECU50Aの有線通信モジュール52Aに接続される。

0106

統合ECU50Aは、統合ECU50(図2)と同じ構成を有する制御部51Aと、有線通信モジュール52Aとを備える。有線通信モジュール52Aは、制御部51Aに制御されて車両外部と通信を行ない、車両外部から受信した信号を制御部51Aへ出力する。有線通信モジュール52Aは、CANコントローラとCPLT回路と(いずれも図示せず)を含んで構成される。CANコントローラは、充電ケーブルの内部に収容されている信号線(CAN通信線)を通じて所定の充電スタンド(より特定的には、チャデモ方式の充電スタンド)との間でCAN通信を行なうように構成される。チャデモ方式の充電スタンドに接続された充電ケーブルの充電コネクタがDC充電インレット24Aに接続されることで、車両とチャデモ方式の充電スタンドとの間でCAN通信を行なうことが可能になる。CPLT回路は、充電ケーブルの内部に収容されている信号線(CPLT線)を通じて所定の充電スタンド(より特定的には、普通充電器)との間でCPLT通信を行なうように構成される。普通充電器に接続された充電ケーブルの充電コネクタがAC充電インレット14Aに接続されることで、車両と普通充電器との間でCPLT通信を行なうことが可能になる。統合ECU50Aは、普通充電器(すなわち、車両外部に設けられた交流電力接触給電方式の充電設備)と有線通信可能に構成される。

0107

通信ECU40の無線通信モジュール44は、無線通信(たとえば、WiFi(登録商標)による無線通信)を採用する給電方式の充電スタンド(WPT充電スタンド)と無線通信を行なうように構成される。また、WPT充電ユニット30は、受電ユニット33(図2)を含み、WPT方式(非接触給電方式)に対応する非接触受電及び電力変換(フィルタ処理等)を行なうように構成される。通信ECU40は、WPT充電スタンド(すなわち、車両外部に設けられた非接触給電方式の充電設備)と無線通信可能に構成される。この変形例に係るWPT充電ユニット30は、本開示に係る「第2充電ユニット」の一例に相当する。

0108

各種給電方式で採用される通信を比較した場合、普通充電器で採用される特殊プロトコルの有線通信(PWM通信)と、チャデモ方式及びGB/T方式で採用されるCAN通信とは、CCS方式で採用されるTCP/IPプロトコルの通信(PLC通信)と、WPT方式で採用される無線通信とに比べて、情報セキュリティリスクが低い。上記変形例に係る車載制御システムでは、情報セキュリティリスクの高いTCP/IPプロトコルの通信と無線通信とを、HV−ECU200とバス(ローカルバスB1)を介して直接つながっていない(すなわち、HV−ECU200から隔離された)通信ECU40が行なう。このため、仮に通信中に車両外部から不正な情報が車両内部へ侵入したとしても、その不正な情報に起因するHV−ECU200への不正アクセスは生じにくくなる。また、上記の車載制御システムでは、情報セキュリティリスクの低い特殊プロトコルの有線通信(PWM通信)とCAN通信とを、統合ECU50Aが行なう。これにより、各種給電方式で採用される各種通信方式の通信モジュール(たとえば、4種類の通信モジュール)を、統合ECU50Aと通信ECU40とに分けて搭載できるようになるため、通信モジュールの搭載スペースを確保しやすくなる。

0109

前述した実施の形態では、3種類の給電方式で車載バッテリの充電が可能な車載制御システムを示している(図1及び図2参照)。また、図7に示した変形例では、4種類の給電方式で車載バッテリの充電が可能な車載制御システムを示している。ただし、車載制御システムは複数種の給電方式で車載バッテリの充電が可能であればよく、たとえば車載制御システムを、5種類以上の給電方式で車載バッテリの充電が可能な構成にしてもよい。

0110

上記実施の形態及び変形例では、走行制御部としてHV−ECUを採用している。しかしこれに限られず、走行制御部は、走行制御(走る/曲がる/止まるの制御)を行なうものであればよい。たとえば、走行制御部は、エンジンECUであってもよいし、ステアリングECU(たとえば、電動パワーステアリング用モータECU)であってもよいし、ブレーキECUであってもよい。

0111

また、AC充電回路13、DC充電回路23、及び受電ユニット33の各々で行なわれる電力変換は適宜変更可能である。たとえば、AC充電回路13、DC充電回路23、及び受電ユニット33の少なくとも1つがDC/DCコンバータを含んで、電力変換として変圧を行なうように構成されてもよい。また、制御部11,21,31,41にセキュリティ対策ソフトウェア及び/又はハードウェアを設けてもよい。

0112

今回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、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

0113

10 AC充電ユニット、20 DC充電ユニット、30 WPT充電ユニット、11,21,31,41,51A 制御部、12,22,32,42電源回路、12a,22a,32a,42a スイッチ、13 AC充電回路、14,14A AC充電インレット、23 DC充電回路、24,24A DC充電インレット、33受電ユニット、40通信ECU、43,52A有線通信モジュール、44無線通信モジュール、44a,131アンテナ、50,50A統合ECU、51 AC充電制御部、52 DC充電制御部、53 WPT充電制御部、54電源制御部、55給電方式判別部、56通信監視部、60補機バッテリ、70駆動バッテリ、80走行駆動部、91ナビゲーションシステム、92メータECU、92aメータパネル、100 充電制御部、110 AC充電スタンド、111,121充電ケーブル、112 AC充電コネクタ、120 DC充電スタンド、122 DC充電コネクタ、130 WPT充電スタンド、132送電ユニット、B1ローカルバス、B2,B3グローバルバス、W駆動輪。

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