(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの供給電力を車載蓄電装置の充電電力に変換するための充電器を有する電動車両と、
前記外部電源から供給された電力を前記電動車両へ伝達するための電力伝送手段とを備え、
前記電動車両は、
前記電力伝送手段によって前記外部電源から前記電動車両へ電力を供給可能な状態が形成されている場合に、前記外部電源からの電力によって前記車載蓄電装置を充電するための外部充電の開始トリガが生成されてから前記充電器による前記車載蓄電装置の充電電流の発生が開始されるまでの所要時間をランダムに設定することにより、前記電動車両の個体間で前記所要時間をランダム化するための手段を有する、充電システム。
【請求項２】
外部電源からの供給電力を車載蓄電装置の充電電力に変換するための充電器を有する電動車両と、
前記外部電源から供給された電力を前記電動車両へ伝達するための電力伝送手段とを備え、
前記電力伝送手段は、
前記外部電源及び前記充電器の間に通電経路を形成するための充電ケーブルを含み、
前記充電ケーブルは、
前記外部電源及び前記充電器の間に電気的に接続されている場合に、前記外部電源からの電力によって前記車載蓄電装置を充電するための外部充電の開始トリガが生成されてから、前記通電経路の形成によって前記充電器による前記車載蓄電装置の充電電流の発生が開始されるまでの所要時間をランダムに設定することにより、前記電動車両の個体間で前記所要時間をランダム化するための手段を有する、充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電システムに関し、より特定的には、車両外部の電源によって電動車両の車載蓄電装置を充電するための充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機によって車両駆動力を発生する、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車等の電動車両では、商用系統電源など車両外部の電源（以下、単に「外部電源」とも称する）からの電力によって、車載蓄電装置を充電可能な構成が提案されている。例えば、家屋に設けられたコンセントと車両に接続された充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能である、いわゆるプラグインハイブリッド車が知られている。
【０００３】
特許文献１（特開２０１３−２５５３４３号公報）には、分電盤から引き出された１回路の分岐線を複数に分岐させることによって、単一の充電設備によって複数台の車両を充電するシステム構成が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００３−３３３７０６号公報）には、電動車両の外部充電時にブレーカが飛ぶことがないように、同一の外部電源に接続される他の充電装置との間で情報を送受信することによって、トータルの使用電流が制限値を超えることがないように車載バッテリの充電電流を制御する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５５３４３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の構成では、複数台の電動車両を並列に充電する際に、特許文献２でも指摘されるようなブレーカ飛びが発生することが懸念される。一方で、特許文献２の充電システムでは、他の充電装置との間での送受信が必要となるため処理の複雑化が懸念される。さらに、定期的に送受信を実行することによる電力消費によって外部充電の効率が低下することも懸念される。
【０００７】
車載蓄電装置の充電は、容量型負荷への電流供給に相当するので、充電電流には、充電開始時に突入電流が発生する傾向にある。一方で、タイマ充電等の普及により、電力の深夜料金帯の開始時刻等、ユーザによって選択される確率が高くなる傾向にある時刻においては、共通のブレーカを経由して外部充電される複数台の電動車両の間で充電開始タイミングが重なること虞がある。このような現象が生じると、複数台での突入電流の和が共通の外部電源から出力されることによって外部電源の負荷が増大し、結果的には、ブレーカの電流容量を超える電流が発生することによって、ブレーカ飛びが発生する虞がある。
【０００８】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、他の車両と並列に共通の外部電源から充電されるケースにおいて過大電流の発生を抑制することが可能な電動車両の充電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のある局面では、充電システムは、電動車両と、電力伝送手段と、制御手段とを備える。電動車両は、外部電源からの供給電力を車載蓄電装置の充電電力に変換するための充電器を有する。電力伝送手段は、外部電源から供給された電力を電動車両へ伝達する。制御手段は、電力伝送手段によって外部電源から電動車両へ電力を供給可能な状態が形成されている場合に、外部電源からの電力によって車載蓄電装置を充電するための外部充電の開始トリガが生成されてから充電器による車載蓄電装置の充電電流の発生が開始されるまでの時間を電動車両の個体間でランダム化する。
【００１０】
上記電動車両によれば、外部充電の開始トリガが生成されてから充電器による車載蓄電装置の充電電流の発生が開始されるまでの時間を電動車両の個体間でランダム化することができるので、共通の外部電源から複数台の電動車両が蓄電装置を外部充電する場合において、電動車両間で蓄電装置の充電電流の発生開始タイミングが重なることを回避できる。したがって、充電開始直後での突入電流の発生タイミングを電動車両間でずらすことができるので、外部電源の供給電流の増大、すなわち、外部電源の負荷を抑制することができる。この結果、共通のブレーカを経由して共通の外部電源から複数台の電動車両が外部充電される場合にも、過大電流の発生によってブレーカが遮断されることを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、他の車両と並列に共通の外部電源から充電されるケースにおいても当該外部電源の負荷を抑制することが可能な電動車両の充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に従う電動車両を外部充電するための充電システムの全体構成を説明するブロック図である。
【図２】実施の形態に従う電動車両における外部充電動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】共通のブレーカを経由して外部充電される複数台の電動車両の間で外侮充電の開始タイミングが重なった場合の問題点を説明するための概念的な波形図である。
【図４】本実施の形態に従う電動車両における外部充電開始時における制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施の形態に従う複数台の電動車両が共通のブレーカを経由して外部充電される際の動作例を説明するための概念的な波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。
【００１４】
図１は、本実施の形態に従う電動車両を外部充電するための充電システムの全体構成を説明するブロック図である。
【００１５】
図１を参照して、充電システムは、外部電源２００によって外部充電可能な電動車両５と、外部電源２００から電動車両５に電力を伝達するためのＥＶＳＥ（Electric  Vehicle  Supply  Equipment）１００とを備える。ＥＶＳＥ１００について、以下では、「充電ケーブル１００」とも称する。
【００１６】
充電ケーブル１００は、電動車両５のインレット５００に接続されるコネクタ６００と、ＣＣＩＤ（Charging  Circuit  Interrupt  Device）７００と、外部電源２００のコンセント２１０に接続されるプラグ１１０とを含む。
【００１７】
コネクタ６００には、接続検知部６１０が設けられる。接続検知部６１０は、たとえばスイッチで構成され、当該スイッチは、コネクタ６００がインレット５００に接続されるとオン状態となり、コネクタ６００が非接続ではオフ状態となる。コネクタ６００が接続されたオン状態では信号線Ｌ２がアースに接続されるため、信号線Ｌ２の電位が変化する。したがって、電動車両５側において、インレット５００を介して伝達される、コネクタ６００の着脱に伴うコネクト信号ＣＮＣＴの電位変化を用いて、コネクタ６００が装着されている状態であるか否かを検出できる。
【００１８】
ＣＣＩＤ７００は、Ｃ−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）７１０と、コントロールパイロット回路７２０と、電磁コイル７３０と、漏電検出器７４０と、ＣＣＩＤリレー８００とを含む。
【００１９】
Ｃ−ＥＣＵ７１０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵと、記憶装置と、入出力バッファとを含み、コントロールパイロット回路７２０との間で信号の授受を行なうとともに、充電ケーブル１００による充電動作を制御する機能を有する。
【００２０】
コントロールパイロット回路７２０は、発振回路７５０と、抵抗素子Ｒ３とを含み、コントロールパイロット回路７２０は、生成されたパイロット信号ＣＰＬＴを、コネクタ６００およびインレット５００を介して、ＥＣＵ３００に出力可能とする。
【００２１】
発振回路７５０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が上記の規定の電位から低下したときは、Ｃ−ＥＣＵ７１０により制御されて、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティサイクルで発振する信号を出力する。
【００２２】
Ｃ−ＥＣＵ７１０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位の変化に応じて、ＣＣＩＤリレー８００のオンオフを制御する。具体的には、Ｃ−ＥＣＵ７１０は、コントロールパイロット回路７２０におけるパイロット信号ＣＰＬＴの認識値に応じて、電磁コイル７３０への電流供給を実行または停止する。これにより、電磁コイル７３０による電磁力の発生が実行または停止されることによって、ＣＣＩＤリレー８００の接点が開放状態（オン）または接続状態（オフ）に制御される。
【００２３】
漏電検出器 (Ground-Fault  Circuit  Interrupter以下、ＧＦＣＩとも称する。）７４０は、工業用漏電回路遮断器を含み、外部電源２００からの電力の漏電を検出すると電力を遮断するように構成されている。
【００２４】
ＣＣＩＤリレー８００は、ＧＦＣＩ７４０がコネクタ６００に電力を伝達する電力線に介挿接続される。ＣＣＩＤリレー８００の接点が開放された非接続状態では、外部電源２００から電動車両５への通電経路が、充電ケーブル１００内で遮断される。一方、ＣＣＩＤリレー８００が接続状態にされると、外部電源２００から充電ケーブル１００内の電力線を経由した外部電源２００から電動車両５への通電経路が形成されることにより、車載充電装置を充電可能な状態となる。なお、ＣＣＩＤリレー８００のオンオフを制御するためのパイロット信号ＣＰＬＴの電位は、後述する電動車両５のＥＣＵ３００によって変化される。
【００２５】
次に、電動車両の構成を説明する。
電動車両５は、蓄電装置ＢＡＴと、車両走行のための動力生成装置３０を含む。車載された蓄電装置ＢＡＴは、再充電可能な蓄電装置の一例として示され、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池により構成される。
【００２６】
動力生成装置３０は、たとえば、車両駆動用モータ（図示せず）と、蓄電装置ＢＡＴおよび車両駆動用モータの間で双方向の電力変換（ＤＣ／ＡＣ）を実行するためのインバータ（図示せず）と、車両駆動用モータの出力軸と機械的に連結された駆動輪（図示せず）とを含むように構成される。あるいは、動力生成装置３０は、蓄電装置ＢＡＴを充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。すなわち、動力生成装置３０は、蓄電装置ＢＡＴの電力を用いて、電動車両５の車両駆動力を発生するように構成される。
【００２７】
電動車両５は、蓄電装置ＢＡＴの外部充電のための構成として、インレット５００と、電圧センサ１０と、電力線１１と、電力変換機能を有する充電器２０と、充電リレーＣＨＲと、ＥＣＵ３００と、信号制御回路４００とをさらに含む。インレット５００は、電動車両５のボディーに設けられている。
【００２８】
電力線１１は、電動車両５の内部でインレット５００および充電器２００の間を電気的に接続する。電圧センサ１０は、電力線１１上の電圧を検出する。電圧センサ１０による検出値は、ＥＣＵ３００へ送出される。
【００２９】
充電器２０は、充電ケーブル１００を経由して電力線１１へ伝達された、外部電源２００からの電力を蓄電装置ＢＡＴの充電電力に変換する。充電リレーＣＨＲは、充電器２０および蓄電装置ＢＡＴの間に接続されて、充電器２０から蓄電装置ＢＡＴへの通電経路を形成または遮断する。充電リレーＣＨＲは、外部充電時にオンされる一方で、非外部充電時にはオフされる。
【００３０】
ＥＣＵ３００は、Ｃ−ＥＣＵ７１０と同様に、図示しない、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＯＭ：Read  Only  MemoryおよびＲＡＭ：Random  Access  Memory）および入出力バッファ等を含むように構成されて、外部充電を含む電動車両５の動作を制御するための制御処理を実行する。
【００３１】
さらに、ＥＣＵ３００は、信号制御回路４００を用いて、充電ケーブル１００内のＣＣＩＤリレー８００のオンオフを制御するためのパイロット信号ＣＰＬＴの電位を変化させる。具体的には、ＥＣＵ３００は、制御指令ＳＣによって、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を変化することができる。
【００３２】
信号制御回路４００は、抵抗回路４１０を有する。抵抗回路４１０は、プルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２と、スイッチＳＷ２とを含む。抵抗回路４１０のプルダウン抵抗Ｒ１は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信されるコントロールパイロット線Ｌ１と車両アース４２０との間に接続される。プルダウン抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２は、コントロールパイロット線Ｌ１と車両アース４２０との間に直列に接続される。
【００３３】
スイッチＳＷ２のオンオフは、ＥＣＵ３００から制御指令ＳＣにより制御される。スイッチＳＷ２のオン時には、プルダウン抵抗Ｒ１，Ｒ２の両方が並列接続されることにより、コントロールパイロット線Ｌ１の電位（すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴの電位）が低下する。制御指令ＳＣに応じて、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、電位Ｖ１（たとえば９Ｖ）と、電位Ｖ１よりも低い電位Ｖ２（たとえば６Ｖ）との間で切換えられる。
【００３４】
また、ＥＣＵ３００は、信号線Ｌ２を介して充電ケーブル１００のコネクタ６００から、コネクト信号ＣＮＣＴを受ける。また、電源ノード４２１は、抵抗素子Ｒ４を介して信号線Ｌ２に接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ３００は、接続検知部６１０のオン動作により、コネクト信号ＣＮＣＴの電位が低下（接地電位）した状態となることに応じて、コネクタ６００がインレット５００に接続されたことを検知することができる。
【００３６】
図２は、実施の形態に従う電動車両における外部充電動作を説明するためのタイムチャートである。
【００３７】
図２を参照して、時刻ｔ１までは、充電ケーブル１００は、電動車両５および外部電源２００のいずれにも接続されていない状態である。この状態においては、図１において、スイッチＳＷ２およびＣＣＩＤリレー８００は非導通の状態である。また、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は０Ｖである。さらに、図１に示された、コネクト信号ＣＮＣＴの電位は所定電位Ｖｃｎ（Ｖｃｎ＞０Ｖ）である。
【００３８】
時刻ｔ１において、充電ケーブル１００のプラグ１１０が外部電源２００のコンセント２１０に接続されると、外部電源２００からの電力を受けてコントロールパイロット回路７２０がパイロット信号ＣＰＬＴを発生する。これにより、ＣＰＬＴ信号の電位がＶ０に上昇する。
【００３９】
続いて、時刻ｔ２において、コネクタ６００がインレット５００に接続されると、接続検知部６１０を構成するスイッチがオンすることによって、図１中のコネクト信号ＣＮＣＴの電位が低下する。この電位変化に基づいて、ＥＣＵ３００はインレット５００にコネクタ６００が接続されたことを検知する。このとき、プルダウン抵抗Ｒ１によりパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１に低下する。
【００４０】
なお、この時刻ｔ１〜ｔ２の間では、充電ケーブル１００のコネクタ６００はインレット５００に接続されていない。また、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ０であり、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態である。
【００４１】
時刻ｔ２において、充電ケーブル１００が外部電源２００（コンセント２１０）および電動車両５（インレット５００）と電気的に接続された状態になると、外部電源２００から電動車両５へ電力を供給可能な状態が形成される。この状態からＣＣＩＤリレー８００がオンされると、実際に、外部電源２００からの電力が電動車両５へ供給されることになる。すなわち、本実施の形態において、充電ケーブル１００は「電力伝送手段」の一実施例に対応する。
【００４２】
時刻ｔ３において、Ｃ−ＥＣＵ７１０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ１に低下したことを検出すると、発振回路７５０を用いてパイロット信号ＣＰＬＴを発振させる。これにより、時刻ｔ３以降では、パイロット信号ＣＰＬＴは、発振されてパルス波形を形成するようになる。
【００４３】
ＥＣＵ３００は、パイロット信号ＣＰＬＴが発振されたことを検出すると、パルス信号となったパイロット信号ＣＰＬＴのデューティによって、充電ケーブル１００の定格電流を検出する。
【００４４】
ＥＣＵ１００は、時刻ｔ４にて、充電動作を開始するために制御指令ＳＣを送出してスイッチＳＷ２をオンする。これに伴って、プルダウン抵抗Ｒ２によって、図１中のパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ２に低下する。
【００４５】
時刻ｔ５において、Ｃ−ＥＣＵ７１０は、時刻ｔ４からのパイロット信号ＣＰＬＴの電位低下（Ｖ１からＶ２）の検知に応じて、ＣＣＩＤリレー８００をオンする。これにより、外部電源２００からの電力が充電ケーブル１００を経由して、電動車両５に伝達される。この結果、電動車両５の電力線１１の電圧Ｖｘが上昇する。すなわち、蓄電装置ＢＡＴを外部充電可能な状態となる。
【００４６】
ＥＣＵ３００は、時刻ｔ５において、電圧センサ１０（図１）による電圧検出値の上昇に応じて外部電源２００からの電力供給を検知すると、充電リレーＣＨＲをオンするとともに充電器２０による電力変換を開始することによって、時刻ｔ６から蓄電装置ＢＡＴの充電を開始する。これにより、蓄電装置ＢＡＴの充電電流Ｉｃの発生が開始される。なお、図２のタイムチャートでは、表記を省略しているが、実際には、充電開始直後では突入電流の発生により、充電電流Ｉｃは定常時よりも大きくなる。
【００４７】
図２の実施例では、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティに応じて外部充電中に充電電流が変更される。具体的には、時刻ｔ７までの充電初期では急速充電のために充電電流が大きく設定される一方で、時刻ｔ７以降ではパイロット信号ＣＰＬＴのデューティが低下される。これに応じて、時刻ｔ８より、充電電流は小さくなる。
【００４８】
時刻ｔ８以降も蓄電装置ＢＡＴの充電が進み、ＥＣＵ３００は、時刻ｔ９において、蓄電装置ＢＡＴが満充電となったことを検知する。ＥＣＵ３００は、これに応じて、時刻ｔ１０において、外部充電を終了するために、充電器２０を停止するとともに、制御指令ＳＣによって図１のスイッチＳＷ２をオフする。スイッチＳＷ２のオフに応じて、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１へ上昇する。
【００４９】
時刻ｔ１１において、パイロット信号ＣＰＬＴの電位変化に応じて、コントロールパイロット回路７２０は、ＣＣＩＤ７００のＣＣＩＤリレー８００をオフする。これにより、充電ケーブル１００を経由した、外部電源２００から電動車両５への電力供給が遮断される。したがって、時刻ｔ１１以降では、電圧センサ１０によって検出される電動車両５の電力線１１の電圧Ｖｘ＝０となる。
【００５０】
このように、電動車両５は、充電ケーブル１００が外部電源２００（コンセント２１０）および電動車両５（インレット５００）と電気的に接続された状態において、パイロット信号ＣＰＬＴの発振開始（時刻ｔ３）をトリガとして起動される所定のシーケンスに従って、車載の蓄電装置ＢＡＴの外部充電を開始（時刻ｔ６）するように構成されている。
【００５１】
外部充電の開始の際に、ＥＣＵ３００は、パイロット信号ＣＰＬＴが発振されてから、充電動作を開始するために制御指令ＳＣを送出するまでの所要時間、すなわち、時刻ｔ３〜ｔ４までの所要時間ｔｓ２ｏｎをタイマ等により調整することができる。同様に、ＥＣＵ３００は、外部電源２００からの電力供給を検知してから充電器２０による充電を開始するまでの所要時間、すなわち、時刻ｔ５〜ｔ６までの所要時間ｔｒｏｎについても調整することが可能である。
【００５２】
あるいは、充電ケーブル１００側では、Ｃ−ＥＣＵ７１０は、ＥＣＵ３００によるパイロット信号ＣＰＬＴの電位低下から、ＣＣＩＤリレー８００をオンするまでの所要時間、すなわち、時刻ｔ４〜ｔ５までの所要時間ｔａｃｏｎをタイマ等により調整することができる。
【００５３】
なお、外部充電の開始時刻をユーザが予め指定する、いわゆるタイマ充電の場合には、ＥＣＵ３００からコントロールパイロット回路７２０に対して、当該開始指定時刻が到来するまでパイロット信号ＣＰＬＴの発振を待機させる制御指令が発せられる。これにより、当該開始指定時刻が到来すると、パイロット信号ＣＰＬＴの発振開始（図２の時刻ｔ３）をトリガとする所定のシーケンスに従って、外部充電を開始することができる。
【００５４】
また、停電によって外部電源２００からの電力供給が途絶えているときには、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が０になるので外部充電のシーケンスが開始されない。充電ケーブル１００が外部電源２００（コンセント２１０）および電動車両５（インレット５００）と電気的に接続された状態における、停電からの復旧時には、外部電源２００からの電力を受けてパイロット信号ＣＰＬＴの電位が立ち上げることに応じて、時刻ｔ１〜の動作が再現される。この場合にも、パイロット信号ＣＰＬＴの発振開始（図２の時刻ｔ３）をトリガとする所定のシーケンスに従って、外部充電を開始することができる。
【００５５】
ここで、電動車両５の個体間で上記の所要時間ｔｓ２ｏｎおよびｔｒｏｎが共通の固定値とされ、かつ、充電ケーブル１００の個体間で上記の所要時間ｔａｃｏｎが共通の固定値であると、各電動車両５での外部充電の開始タイミングにおいて、パイロット信号ＣＰＬＴの発振（時刻ｔ３）から外部充電の開始（時刻ｔ６）までの所要時間が常に一定となってしまう。
【００５６】
この結果、ユーザによって選択される確率が高くなる傾向にある時刻（たとえば、電力の深夜料金帯の開始時刻）ないし停電からの復旧時において、共通のブレーカを経由して外部充電される複数台の電動車両の間で充電開始タイミングが重なる虞がある。
【００５７】
図３は、共通のブレーカを経由して外部充電される複数台の電動車両の間で外部充電の開始タイミングが重なった場合の問題点を説明するための概念的な波形図である。
【００５８】
図３を参照して、共通のブレーカ（図示せず）を経由して複数台（ここでは３台）の電動車両が、共通のブレーカを経由して、充電ケーブル１００によって外部電源２００に電気的に接続されている。
【００５９】
時刻ｔｘにおいて、共通に設定された外部充電の開始指定時刻、または、外部電源２００の停電からの復旧に応じて、時刻ｔｘにおいて、複数台の電動車両の各々において外部充電の開始トリガが同時に発生される。具体的には、時刻ｔｘにおいて、各電動車両５においてパイロット信号ＣＰＬＴの発振が開始される、すなわち、時刻ｔｘは、各電動車両における図２中の時刻ｔ３のタイミングに相当する。
【００６０】
このとき、複数台の電動車両の間で、上述のように、パイロット信号ＣＰＬＴの発振（時刻ｔ３）から外部充電の開始（時刻ｔ６）までの所要時間が同じであると、共通の時刻ｔｙにおいて、複数台の電動車両５での充電電流Ｉｃ１〜Ｉｃ３が同じタイミングで立ち上がる。この結果、充電電流の立ち上がり直後における突入電流の発生期間についても、複数台の電動車両間で重なってしまう。
【００６１】
これにより、外部電源２００から出力される合計充電電流Ｉｓｕｍについても、時刻ｔｙの直後において過大となる虞がある。特に、このときの合計充電電流Ｉｓｕｍがブレーカの電流容量定格値Ｉｔｈを超えると、ブレーカが遮断されることによって、外部充電が実行できなくなることが懸念される。特に、真夜中にこのようなケースが発生すると、翌朝、ユーザの意図に反して車載蓄電装置のＳＯＣが不足している状態となる可能があり、ユーザの利便性が低下することが懸念される。
【００６２】
したがって、本実施の形態に従う充電システムでは、電動車両５および充電ケーブル１００の少なくともいずれかによって、電動車両の個体間で外部充電の開始タイミングをランダムに設定するための制御を実行する。
【００６３】
図４には、本実施の形態に従う電動車両における外部充電開始時における制御処理を説明するためのフローチャートが示される。図４に示されたフローチャートは、ＥＣＵ３００によって、電動車両５に対する充電ケーブル１００の接続が検知されているときに、外部充電が開始されるまでの間繰り返し実行される。
【００６４】
図４を参照して、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１００により、パイロット信号ＣＰＬＴが発振してパルス信号となっているかどうかを判定する。パイロット信号ＣＰＬＴの非発振時には（Ｓ１００のＮＯ判定時）、ステップＳ１１０以降による外部充電の起動処理は起動されない。したがって、充電ケーブル１００が接続されていても、ユーザによる外部充電の開始指定時刻が到来していないとき、または、外部電源２００の停電時には、外部充電は開始されない。このように、ステップＳ１００では、外部充電の開始トリガが発生されたか否かが判定される。
【００６５】
ＥＣＵ３００は、外部充電の開始トリガが発生されたことを検知すると（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１１０に処理を進めて、所要時間ｔｓ２ｏｎを計時するためのタイマ値Ｔ１をリセットする（Ｔ１＝０）。さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０により、外部充電のための初期処理を実行する。初期処理には、パイロット信号ＣＰＬＴのデューティ検知による充電電流の設定や、ＥＣＵ３００での所要時間ｔｓ２ｏｎ（時刻ｔ３〜ｔ４），ｔｒｏｎ（時刻ｔ５〜ｔ６）の設定が含まれる。
【００６６】
本実施の形態に従う充電システムでは、電動車両５での所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎは、外部充電の開始時において個体間で異なる値となるように設定される。
【００６７】
たとえば、所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎを各電動車両５で固定値とする場合には、工場出荷時において、電動車両５の個体毎に、所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎが乱数表等に従ったランダム値として、ＥＣＵ３００内の図示しないＲＯＭに格納される。この場合には、ステップＳ１１０では、ＲＯＭの格納値を読み出すことによって、所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎが設定される。
【００６８】
あるいは、電動車両５において、ステップＳ１１０の処理毎に、乱数表の参照等によって、外部充電の開始毎に所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎがランダム値に設定されてもよい。
【００６９】
ＥＣＵ３００は、ステップＳ１２０により、タイマ値Ｔ１とステップＳ１１０で設定された所要時間ｔｓ２ｏｎとを比較する。パイロット信号ＣＰＬＴの発振（図２の時刻ｔ３）から所要時間ｔｓ２ｏｎが経過すると（Ｓ１２０のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１３０に処理を進めて、スイッチＳＷ２をオンする。すなわち、スイッチＳＷ２をオンするための制御指令ＳＣ（図１）がＥＣＵ３００により発生される（図２の時刻ｔ４）。
【００７０】
続いて、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１４０により、外部電源２００からの電圧が検出されたか否かを判定する。ステップＳ１４０では、電圧センサ１０（図１）の検出値が判定値よりも高くなることに応じて、ＥＣＵ３００が外部電源２００からの電圧を検出する（図２の時刻ｔ４）。
【００７１】
ＥＣＵ３００は、外部電源２００からの電圧を検出すると（Ｓ１４０のＹＥＳ判定時）、ステップＳ１５０により、所要時間ｔｒｏｎを計時するためのタイマ値Ｔ２をリセットする（Ｔ２＝０）。さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１６０により、充電リレーＣＨＲをオンする等の充電準備を実行する。
【００７２】
ＥＣＵ３００は、ステップＳ１７０により、タイマ値Ｔ２とステップＳ１１０で設定された所要時間ｔｒｏｎとを比較する。外部電源２００からの電圧が検出されてから（図２の時刻ｔ４から）所要時間ｔｒｏｎが経過すると（Ｓ１７０のＹＥＳ判定時）、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１８０に処理を進めて、充電器２０による電力変換を開始する。これにより、蓄電装置ＢＡＴの充電電流が立ち上がり、外部充電が開始される（図２の時刻ｔ６）。
【００７３】
図５は、本実施の形態に従う複数台の電動車両が共通のブレーカを経由して外部充電される際の動作例を説明するための概念的な波形図である。図５では、図３と同様のタイミングで複数台の電動車両に対して同時に外部充電の開始トリガが発生された場合の動作が示されている。
【００７４】
図５を参照して、図３と同様の時刻ｔｘにおいて、共通のブレーカ（図示せず）を経由して外部電源２００に接続された複数台（ここでは３台）の電動車両の各々で、パイロット信号ＣＰＬＴの発振が開始される。
【００７５】
しかしながら、本実施の形態に従う電動車両では、パイロット信号ＣＰＬＴの発振（時刻ｔ３）から外部充電の開始（時刻ｔ６）までの所要時間を規定するｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎが、電動車両の個体毎にランダムに設定された固定値、または、外部充電開始毎にランダムに設定される可変値とされることによって、複数台の電動車両５での充電電流Ｉｃ１〜Ｉｃ３のそれぞれの立ち上がり時刻ｔｙ１〜ｔｙ３が重なることを回避できる。
【００７６】
この結果、外部電源２００からの合計充電電流Ｉｓｕｍについても、突入電流の発生タイミングがずれることによって、電流容量定格値Ｉｔｈを超えるレベルまで上昇することを防止できる。これにより、外部電源２００の負荷を抑制するとともに、充電開始直後での瞬間的な過大電流によってブレーカが遮断されることを防止できる。この結果、ユーザの意図に沿った外部充電が妨げられる可能性が低下することにより、ユーザの利便性を向上することができる。
【００７７】
なお、図４では、電動車両５における所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎをランダムに設定する例を説明したが、充電ケーブル１００側のＣ−ＥＣＵ７１０による所要時間ｔａｃｏｎ（図２の時刻ｔ４〜ｔ５の所要時間）を、充電ケーブルの個体毎にランダムに設定された固定値、または、外部充電開始毎にＣ−ＥＣＵ７１０によってランダムに設定される可変値としても、同様に、外部充電開始時の突入電流の発生タイミングを複数台の電動車両間でずらすことが可能である。
【００７８】
すなわち、本実施の形態に従う充電システムでは、充電ケーブル１００および電動車両５によって、外部充電開始のシーケンス内で調整可能な所要時間ｔｓ２ｏｎ，ｔｒｏｎ，ｔａｃｏｎのうちの少なくともいずれかを上記のようにランダム化することによって、外部充電の開始トリガが発生されてから、充電電流の発生が開始されるまでの所要時間を、電動車両の個体間でランダム化することが可能である。
【００７９】
なお、本実施の充電システムによる効果は、共通の外部電源および／またはブレーカに接続される電動車両および充電ケーブル（充電システム）の全てが、本実施の形態に従って構成されていなくとも、外部電源２００からの合計充電電流Ｉｓｕｍのピーク抑制効果をある程度は得ることができる点について、確認的に記載する。
【００８０】
また、本実施の形態では、充電ケーブルによる電気的なコンタクトを伴って外部充電を行なう充電システムを例示したが、本発明は、電気的なコンタクトを伴わない外部充電、たとえば、送電コイルおよび受電コイル間での所定周波数の交流電力の非接触伝送によって外部充電を行なう充電システムに対しても共通に適用することができる。このような充電システムでは、送電コイルおよび受電コイル間の位置決めが完了することにより、電力伝送手段によって外部電源から電動車両へ電力を供給可能な状態が形成されている場合に、本実施の形態と同様の手法により、外部充電の開始トリガが発生されてから、充電電流の発生が開始されるまでの所要時間を、電動車両の個体間でランダム化することが可能である。
【００８１】
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およ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。
【符号の説明】
【００８２】
５  電動車両、１０  電圧センサ、１１  電力線、２０  充電器、３０  動力生成装置、１００  充電ケーブル、１１０  プラグ、２００  外部電源、２１０  コンセント、４００  信号制御回路、４１０  抵抗回路、４２０  車両アース、４２１  電源ノード、５００  インレット、６００  コネクタ、６１０  接続検知部、７２０  コントロールパイロット回路、７３０  電磁コイル、７４０  漏電検出器、７５０  発振回路、８００  ＣＣＩＤリレー、ＢＡＴ  蓄電装置、ＣＨＲ  充電リレー、ＣＮＣＴ  コネクト信号、ＣＰＬＴ  パイロット信号、Ｉｃ，Ｉｃ１〜Ｉｃ３  充電電流、Ｉｓｕｍ  合計充電電流、Ｉｔｈ  ブレーカ電流容量定格値、Ｌ１  コントロールパイロット線、Ｌ２  信号線、Ｒ１，Ｒ２  プルダウン抵抗、Ｒ３，Ｒ４  抵抗素子、ＳＣ  制御指令（ＳＷ２オン）、ＳＷ２  スイッチ、Ｖ１，Ｖ２  電位（ＣＰＬＴ信号）、Ｖｃｎ  所定電位、Ｖｘ  電圧（電動車両内電力線）、ｔａｃｏｎ，ｔｒｏｎ，ｔｓ２ｏｎ  所要時間、ｔｙ，ｔｙ１〜ｔｙ３  充電電流立ち上がり時間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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