JP2022026710A - 車載電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置からの安定した電力供給を可能とする。【解決手段】車載電源装置１０は、車両の走行系負荷であるインバータ１２、及び走行モータ１３に接続された、充放電可能な蓄電装置１１と、車両外との電力授受のためのコネクタ１４と、コネクタ１４に接続される配線であって、走行系負荷には接続されない高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと蓄電装置１１との間に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、車載電源装置に関する。

例えば特許文献１に見られるように、電気自動車やプラグイン・ハイブリッド車のように、二次電池やコンデンサなどの充放電可能な蓄電装置を備えるとともに、車両外部からの給電により蓄電装置を充電することが可能な車両がある。こうした車両の電源装置における蓄電装置は、走行用のモータや同モータの電力制御用のインバータなどの走行系負荷に加えて、走行系負荷以外の車載電装機器にも電力を供給する。また、近年、車載電源装置の蓄電装置から車外へ電力を供給する需要も高まっている。

特開２０１９－０４７６７７号公報

蓄電装置の端子間電圧は、充電状態等により大きく変化する。そのため、蓄電装置から電力供給を受ける車載電装機器や車外の電器機器は、広い電圧範囲に対応できるように設計する必要がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、蓄電装置からの電圧が安定した電力供給を可能とした車載電源装置を提供することにある。

上記課題を解決する車載電源装置は、車両の走行系負荷に接続される、充放電可能な蓄電装置と、車両外との電力授受のためのコネクタと、前記コネクタに接続される配電線であって、前記走行系負荷には接続されない高圧ラインと、前記高圧ラインと前記蓄電装置との間に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。

上記のように構成された車載電源装置では、コネクタを通じて車外から供給された直流電圧を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにより蓄電装置の端子間電圧に対応した電圧に変換して蓄電装置を充電できる。さらに、蓄電装置の端子間電圧が充電状態により変化しても、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータにより安定した直流電圧に変換して高圧ラインに供給できる。

上記車載電源装置における前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータには、絶縁型のものを採用してもよい。
上記車載電源装置における上記高圧ラインには、同高圧ライン上の直流電圧を交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣコンバータや、同高圧ライン上の直流電圧を降圧して出力する補機用ＤＣ／ＤＣコンバータを接続してもよい。

上記車載電源装置は、前記蓄電装置から前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記高圧ラインを経て前記コネクタに至る経路を通じて車外への給電を行うように構成してもよい。
上記車載電源装置は、前記高圧ライン及び前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを通らずに、前記コネクタと前記蓄電装置とを直結する直結ラインと、前記直結ラインに設けられたリレーである第１リレーと、を備えるようにするとよい。さらに、前記コネクタと前記高圧ラインとの間に設けられたリレーである第２リレーを備えるようにしてもよい。こうした場合、前記コネクタを通じた車外からの給電による前記蓄電装置の充電に際して、前記第１リレー及び前記第２リレーのうちで閉じるリレーを、車外から前記コネクタへの給電方式に応じて切替えるようにしてもよい。

本発明によれば、蓄電装置から電圧が安定した電力の供給が可能となる。

車載電源装置の一実施形態の構成を示す図。 同車載電源装置における直流急速充電器からの蓄電装置の外部充電の実施態様を示す図。 同車載電源装置における簡易型直流充電器からの蓄電装置の外部充電の実施態様を示す図。 同車載電源装置における交流充電器からの蓄電装置の外部充電の実施態様を示す図。 同車載電源装置におけるＶ２Ｈ機器を通じた住宅との電力授受の実施態様を示す図。

以下、車載電源装置の一実施形態を、図１～図５を参照して説明する。本実施形態の車載電源装置は、電動自動車やプラグイン・ハイブリッド車などの外部充電可能な車両に搭載される。

図１に示すように、本実施形態の車載電源装置１０は、充放電可能な蓄電装置１１を備えている。本実施形態では、蓄電装置１１として、例えばリチウムイオン二次電池のような二次電池を採用している。蓄電装置１１は、インバータ１２を介して走行モータ１３に接続されている。本実施形態の車載電源装置１０では、インバータ１２及び走行モータ１３が、車両の走行に係る電気負荷である走行系負荷に該当する。

また、車載電源装置１０は、直流充電用の車両コネクタであるコネクタ１４を備えている。コネクタ１４は、車両外部から供給される直流電圧が印加される高電位側、及び低電位側の電力用端子１４Ａ、１４Ｂと、車両外部との通信に用いる通信用端子１４Ｃと、を備えている。コネクタ１４の高電位側の電力用端子１４Ａは、高電位側の直結ライン１５Ａを介して蓄電装置１１の高電位側の端子１１Ａに接続されている。また、コネクタ１４の低電位側の電力用端子１４Ｂは、低電位側の直結ライン１５Ｂを介して蓄電装置１１の低電位側の端子１１Ｂに接続されている。本実施形態の車載電源装置では、直結ライン１５Ａ、１５Ｂにより、コネクタ１４に入力された直流電圧を、電圧を変換せずに蓄電装置１１に送る送電経路が構成されている。本実施形態の車載電源装置１０は、コネクタ１４として、車両の直流急速充電方法の規格の一つである「ＣＨＡｄｅＭＯ」規格に準拠した車両コネクタ、又は「ＣＨＡｄｅＭＯ」規格に準拠した車両コネクタと互換性を有するコネクタを採用している。

直結ライン１５Ａ、１５Ｂにはそれぞれ第１リレー１６Ａ、１６Ｂが設置されている。第１リレー１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ、外部からの電気信号により開閉される。直結ライン１５Ａ、１５Ｂを通じたコネクタ１４から蓄電装置１１への送電経路は、第１リレー１６Ａ、１６Ｂの開閉に応じて断接される。本実施形態の車載電源装置１０では、第１リレー１６Ａ、１６Ｂとして無接点リレーを採用している。

さらに、コネクタ１４の電力用端子１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを介して高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに接続されている。より詳しくは、コネクタ１４の高電位側の電力用端子１４Ａは、高電位側の第２リレー１７Ａを介して、高電位側の高圧ライン１８Ａに接続されている。また、コネクタ１４の低電位側の電力用端子１４Ｂは、低電位側の第２リレー１７Ｂを介して低電位側の高圧ライン１８Ｂに接続されている。第２リレー１７Ａ、１７Ｂはそれぞれ、外部からの電気信号により開閉される。本実施形態の車載電源装置１０では、第２リレー１７Ａ、１７Ｂとして無接点リレーを採用している。

高圧ライン１８Ａ、１８Ｂは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を介して蓄電装置１１の高電位側、低電位側の端子１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ接続されている。本実施形態では、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９として、絶縁型のコンバータが採用されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、外部から入力される駆動信号に応じて駆動されるスイッチング素子を複数有している。そして、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、各スイッチング素子の開閉駆動を通じて、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと蓄電装置１１との間の直流電力の伝達方向や出力電圧・出力電流を制御する。

一方、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂには、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０が接続されている。ＤＣ／ＡＣコンバータ２０は、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂ上の直流電圧を、商用電源と同じ電圧振幅と周波数を有する交流電圧に変換して、車内に設けられた交流電圧取出し用のアウトレット２１に出力する。

さらに、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂには、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が接続されている。補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂ上の高圧の直流電圧を降圧して、車両に設けられた各種の補機２３に出力する。補機２３には、例えばライトやワイパー、電動ポンプ、オーディオ類、計器類、低圧蓄電装置が含まれる。本実施形態では、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２は、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂから供給される高圧の直流電圧を直流の１２Ｖ（１１Ｖから１６Ｖ）に変換する。

一方、本実施形態の車載電源装置１０は、制御部２４を備えている。制御部２４は、第１リレー１６Ａ、１６Ｂ、第２リレー１７Ａ、１７Ｂ、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御する。制御部２４は、車内通信回線２５を介してコネクタ１４の通信用端子１４Ｃに接続されている。また、制御部２４には、蓄電装置１１の端子間電圧を検出する電圧センサ２６、蓄電装置１１の入出力電流を検出する電流センサ２８、及び蓄電装置１１の温度を検出する温度センサ２７の検出信号が入力されている。また、制御部２４は、電圧センサ２６等の検出結果に基づき、蓄電装置１１の充電状態を推定している。

本実施形態の車載電源装置１０の作用を説明する。
以下の説明では、コネクタ１４を通じた車外からの給電による蓄電装置１１の充電を外部充電と記載する。また、以下の説明では、コネクタ１４を通じての、蓄電装置１１から車外への給電を外部給電と記載する。本実施形態の車載電源装置１０における制御部２４は、例えば車両の走行中のように、外部充電、及び外部給電のいずれも行わないときには、第１リレー１６Ａ、１６Ｂ、及び第２リレー１７Ａ、１７Ｂをすべて開いた状態としている。

本実施形態の車載電源装置１０では、車両の走行中、インバータ１２の駆動制御により、走行モータ１３の力行／回生運転が行われる。走行モータ１３の力行運転は、蓄電装置１１の端子間直流電圧をインバータ１２が交流電圧に変換して走行モータ１３に供給することで行われる。また、走行モータ１３の回生運転により発電された交流電圧は、インバータ１２により直流電圧に変換されて蓄電装置１１に充電される。

また、車両の走行中に制御部２４は、蓄電装置１１の端子間電圧を一定の直流電圧（高圧ライン電圧ＶＢ）、例えば４００Ｖの直流電圧に変換して高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに出力するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を駆動する。高圧ライン電圧ＶＢは、補機２３の駆動電圧（本実施形態では１２Ｖ）よりも高い電圧となっている。なお、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂ上の高圧ライン電圧ＶＢは、補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２により降圧されて補機２３に供給される。また、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂ上の高圧ライン電圧ＶＢは、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０により商用電源と同じ電圧振幅と周波数を有する交流電圧に変換されてアウトレット２１に供給される。

続いて、本実施形態の車載電源装置１０における外部充電の実施態様を説明する。上述のように車載電源装置１０は、直流急速充電方法の規格の一つである「ＣＨＡｄｅＭＯ」規格に準拠したコネクタ１４を備えており、同じく「ＣＨＡｄｅＭＯ」規格に準拠した直流急速充電器による蓄電装置１１の外部充電が可能となっている。

図２に、本実施形態の車載電源装置１０における直流急速充電器１００による蓄電装置１１の外部充電の実施態様を示す。直流急速充電器１００は、「ＣＨＡｄｅＭＯ」規格に準拠した車外の充電器である。直流急速充電器１００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３、充電ケーブル１０４、及び制御部１０５を備えている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２は、電力系統から変圧設備等を介して供給された交流電圧を直流電圧に変換するとともに、力率を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２が出力する直流電圧の電圧変換を行う。充電ケーブル１０４には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の出力側に接続された高電位側、及び低電位側の電力線１０４Ａ、１０４Ｂと、制御部１０５に接続された信号線１０４Ｃと、が設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２と電力線１０４Ａ、１０４Ｂとは、法規等による要請に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により絶縁される。また、充電ケーブル１０４は、車載電源装置１０のコネクタ１４に連結可能な充電プラグ１０７をその先端部に有している。制御部１０５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の駆動制御を行う。制御部１０５は、車両側との通信機能を有している。

充電プラグ１０７が車両のコネクタ１４に連結されると、高電位側の電力線１０４Ａは高電位側の電力用端子１４Ａに、低電位側の電力線１０４Ｂは低電位側の電力用端子１４Ｂに、それぞれ接続される。また、充電プラグ１０７がコネクタ１４に連結されると、コネクタ１４の通信用端子１４Ｃを介して充電ケーブル１０４の信号線１０４Ｃと車内通信回線２５とが接続されて、車載電源装置１０の制御部２４と直流急速充電器１００の制御部１０５との通信が確立される。

直流急速充電器１００の制御部１０５は、充電プラグ１０７が車両のコネクタ１４に連結されて、車載電源装置１０の制御部２４との通信が確立されると、直流急速充電器１００の給電方式に関する情報を制御部２４に送信する。このときの制御部１０５が送信する情報には、直流急速充電器１００が車両に供給する直流電圧の可変範囲の情報が含まれる。車載電源装置１０の制御部２４は、制御部１０５から直流急速充電器１００の給電方式に関する情報を受信すると、第１リレー１６Ａ、１６Ｂを閉じる一方で、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを開く。これにより、直流急速充電器１００と蓄電装置１１とが直結ライン１５Ａ、１５Ｂを介して接続される。

その後、制御部２４は、給電開始の要求を直流急速充電器１００の制御部１０５に送信する。制御部１０５は、この要求を受けて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を駆動して、車両への給電を開始する。制御部２４は、直流急速充電器１００による外部充電中に周期的に、蓄電装置１１の充電電圧の要求値である要求充電電圧を直流急速充電器１００の制御部１０５に送信する。制御部２４は、送信する要求充電電圧を、蓄電装置１１の端子間電圧、温度、充電状態等に基づき演算している。これに対して、直流急速充電器１００の制御部１０５は、要求充電電圧に応じた直流電圧を車両に供給すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を駆動する。なお、制御部２４は、蓄電装置１１の充電が完了したと判定すると、直流急速充電器１００の制御部１０５に給電の停止要求を送信する。直流急速充電器１００の制御部１０５は、この給電停止の要求を受けて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０３の駆動を停止する。このように、直流急速充電器１００による外部充電時には、直流急速充電器１００のＤＣ／ＤＣコンバータ１０３により蓄電装置１１の充電電圧の調整が行われる。なお、こうした直流急速充電器１００による外部充電中に制御部２４は、補機２３やアウトレット２１への給電が必要な場合には、蓄電装置１１から高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに高圧ライン電圧ＶＢを供給すべく双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を駆動している。

さらに、実施形態の車載電源装置１０は、直流急速充電器１００のようなＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を備えていない簡易型直流充電器による外部充電にも対応している。
図３に、本実施形態の車載電源装置１０における簡易型直流充電器２００による外部充電の実施態様を示す。簡易型直流充電器２００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２、制御部２０３、充電ケーブル２０４を備えている。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２は、商用交流電源２０１から供給された交流電圧を直流電圧に変換するとともに、力率を制御する。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２が出力する直流電圧は、高圧ライン電圧ＶＢとなっている。充電ケーブル２０４には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の出力側に接続された高電位側、及び低電位側の電力線２０４Ａ、２０４Ｂと、制御部２０３に接続された信号線２０４Ｃと、が設けられている。さらに、充電ケーブル２０４は、車載電源装置１０のコネクタ１４に連結可能な充電プラグ２０５をその先端部に有している。制御部２０３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２の駆動制御を行う。また、制御部２０３は、通信機能を有している。

簡易型直流充電器２００の充電プラグ２０５が車両のコネクタ１４に連結されると、高電位側の電力線２０４Ａは高電位側の電力用端子１４Ａに、低電位側の電力線２０４Ｂは低電位側の電力用端子１４Ｂに、それぞれ接続される。また、充電プラグ２０５がコネクタ１４に連結されると、コネクタ１４の通信用端子１４Ｃを介して充電ケーブル２０４の信号線２０４Ｃと車内通信回線２５とが接続されて、車載電源装置１０の制御部２４と簡易型直流充電器２００の制御部２０３との通信が確立される。

簡易型直流充電器２００の制御部２０３は、充電プラグ２０５が車両のコネクタ１４に連結されて、車載電源装置１０の制御部２４との通信が確立されると、簡易型直流充電器２００の給電方式に関する情報を制御部２４に送信する。このときの制御部２０３が送信する情報には、簡易型直流充電器２００の給電方式が、高圧ライン電圧ＶＢに電圧を固定した直流給電であることを示す情報が含まれる。車載電源装置１０の制御部２４は、制御部２０３から簡易型直流充電器２００の給電方式に関する情報を受信すると、第１リレー１６Ａ、１６Ｂを開く一方で、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを閉じる。これにより、簡易型直流充電器２００と蓄電装置１１とが、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９とを通じて接続される。

その後、制御部２４は、給電開始の要求を簡易型直流充電器２００の制御部２０３に送信する。制御部２０３は、この要求を受けて、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０２を駆動して、車両への給電を開始する。車載電源装置１０の制御部２４は、簡易型直流充電器２００からの給電が開始されると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の駆動を開始する。このときの制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９が蓄電装置１１に出力する電圧、すなわち蓄電装置１１の充電電圧を、蓄電装置１１の端子間電圧、温度、充電状態等に基づき制御している。なお、制御部２４は、蓄電装置１１の充電が完了したと判定すると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９の駆動を停止する。このように、簡易型直流充電器２００による外部充電時には、車載電源装置１０の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９により、蓄電装置１１の充電電圧を調整している。

さらに、本実施形態の車載電源装置１０は、後述する電力変換アダプタを用いることで、交流充電器による蓄電装置１１の外部充電が可能となっている。
図４に、本実施形態の車載電源装置１０における交流充電器３００による外部充電の実施態様を示す。交流充電器３００は、例えば交流充電方法の規格の一つである「ＳＡＥ Ｊ１７７２」に対応した交流充電用の充電プラグ３００Ａを有したスタンドタイプやコンセントタイプの充電器である。

交流充電器３００の充電プラグ３００Ａは、電力変換アダプタ３１０を介して車両のコネクタ１４に連結される。電力変換アダプタ３１０は、交流充電器３００の充電プラグ３００Ａと連結可能なコネクタ３１１と、コネクタ１４に連結可能な充電プラグ３１２と、を有している。すなわち、電力変換アダプタ３１０のコネクタ３１１は、交流充電用車両コネクタと互換性を有したコネクタであり、充電プラグ３１２は、直流充電用車両コネクタに連結可能な充電プラグである。

電力変換アダプタ３１０は、コネクタ３１１と充電プラグ３１２との間に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ３１３をその内部に有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１３は、コネクタ３１１から入力された商用交流電圧を高圧ライン電圧ＶＢに変換して充電プラグ３１２に出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３１３は絶縁型であり、力率制御機能を有している。さらに、この電力変換アダプタ３１０では、充電プラグ３１２から入力された高圧ライン電圧ＶＢを商用電源と同じ電圧振幅と周波数を有する交流電圧に変換してコネクタ３１１に出力する機能も兼ね備えた双方向のＡＣ／ＤＣコンバータ３１３を採用している。

また、電力変換アダプタ３１０は、通信回路３１４をその内部に有している。通信回路３１４は、信号線３１４Ａを介して充電プラグ３１２に接続されている。信号線３１４Ａは、充電プラグ３１２がコネクタ１４に連結されたときにコネクタ１４の通信用端子１４Ｃに接続される。そのため、充電プラグ３１２がコネクタ１４に連結されると、通信回路３１４と車載電源装置１０の制御部２４との間に通信が確立される。通信の確立後に通信回路３１４は、車載電源装置１０の制御部２４に対して、高圧ライン電圧ＶＢに電圧が固定された直流給電であることを示す情報を給電方式の情報として出力する。その後、車載電源装置１０の制御部２４は、簡易型直流充電器２００の場合と同様の態様で蓄電装置１１の外部充電を実施する。

さらに、本実施形態の車載電源装置１０は、蓄電装置１１に蓄えられた電力を車外に給電することも可能である。
図５には、本実施形態の車載電源装置１０における車外給電の実施態様の一例を示す。なお、同図には、Ｖ２Ｈ機器４００を通じて、車両の蓄電装置１１と住宅との間で電力の授受が行われる状況が示されている。

Ｖ２Ｈ機器４００は、電力系統から供給された商用電源を分配する分電盤４０１に接続された双方向のＡＣ／ＤＣコンバータ４０２と、充電ケーブル４０３と、制御部４０４と、を備えている。ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２の動作は、交直変換動作と直交変換動作とに切替え可能である。交直変換動作は、分電盤４０１から入力された商用交流電圧を高圧ライン電圧ＶＢに変換して充電ケーブル４０３に出力する動作である。このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータは、力率の制御も行う。また、直交変換動作は、充電ケーブル４０３を通じて入力された高圧ライン電圧ＶＢを商用電源と同じ電圧振幅と周波数を有する交流電圧に変換して分電盤４０１に出力する動作である。ＡＣ／ＤＣコンバータ４０２の動作は、制御部４０４により制御される。

充電ケーブル４０３は、コネクタ１４に連結可能な充電プラグ４０５をその先端部に有している。また、充電ケーブル４０３には、電力線４０３Ａ、４０３Ｂと通信線４０３Ｃとが通されている。充電プラグ４０５が車両のコネクタ１４に連結されたときには、電力線４０３Ａ、４０３Ｂを通じてＡＣ／ＤＣコンバータ４０２とコネクタ１４の電力用端子１４Ａ、１４Ｂとが接続される。また、充電プラグ４０５が車両のコネクタ１４に連結されたときには、通信線４０３Ｃを通じてコネクタ１４の通信用端子１４Ｃと制御部４０４とが接続される。そしてこれにより、車載電源装置１０の制御部２４とＶ２Ｈ機器４００の制御部４０４との通信が確立される。制御部４０４は、車載電源装置１０の制御部２４との通信機能を兼ね備えている。

また、充電ケーブル４０３には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０６を介して太陽光発電パネル４０７が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０６は、太陽光発電パネル４０７で発生した電圧を高圧ライン電圧ＶＢに変換して電力線４０３Ａ、４０３Ｂに出力する。

こうしたＶ２Ｈ機器４００では、太陽光発電パネル４０７によって発電された電力を車両の蓄電装置１１に蓄えておき、その蓄えた電力を車両から住宅に給電することで、夜間などの太陽光発電を行えないときに利用できる。太陽光発電パネル４０７が発電した電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０６により電圧を調整したうえで供給される。また、Ｖ２Ｈ機器４００のＡＣ／ＤＣコンバータ４０２は、分電盤４０１を通じて供給された商用交流電圧を高圧ライン電圧ＶＢに変換する。よって、Ｖ２Ｈ機器４００は、電力系統から供給された電力、及び太陽光発電パネル４０７が発電した電力を、それぞれ個別に、或いは双方合わせて車両に供給できる。このときの車両には、高圧ライン電圧ＶＢが供給されるため、簡易型直流充電器２００の場合と同様の態様で蓄電装置１１の外部充電を実施できる。

さて、車載電源装置１０の蓄電装置１１から住宅への外部給電に際して制御部２４は、第１リレー１６Ａ、１６Ｂを開く一方で、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを閉じる。また、このときの制御部２４は、蓄電装置１１端子間電圧を高圧ライン電圧ＶＢに変換して高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに出力するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を駆動する。これにより、車両のコネクタ１４からＶ２Ｈ機器４００の充電プラグ４０５へと、高圧ライン電圧ＶＢが出力される。一方、このときのＶ２Ｈ機器４００の制御部４０４は、充電ケーブル４０３の電力線４０３Ａ、４０３Ｂに入力された高圧ライン電圧ＶＢを商用電源と同じ電圧振幅と周波数を有する交流電圧に変換して分電盤４０１に出力するようにＡＣ／ＤＣコンバータ４０２を駆動する。

このように車載電源装置１０は、充電状態に応じた蓄電装置１１の端子間電圧の変化に拘わらず、安定した電圧の直流電圧を車外に供給する。そのため、車外の電気機器において電圧を安定化せずとも、車両から供給された電力を利用できる。

本実施形態の車載電源装置１０は、上記以外の態様でも車外給電を行える。例えば、コネクタ１４に連結可能なプラグを両端に有したケーブル等を用いて車載電源装置１０を備える車両同士を接続して、車両間の給電を行うことができる。また、結合機を用いた複数の車両からの外部給電を行うこともできる。結合機は、複数の車両から供給された電力を纏めて出力する装置である。各車両からの出力を直接並列に接続する場合、各車両から供給された電圧が異なれば、結合機において、同結合機への出力電圧が高い車両から同出力電圧の低い車両へと電力が流れてしまう。また、車両への逆流防止措置を施すと、電圧の最も高い車両からのみ電力が供給され、その他の車両からの電力供給は途絶える。そのため、各車両の出力電圧がそれぞれの蓄電装置１１の充電状態に応じて変化する場合には、電圧を一定とするためのＤＣ／ＤＣコンバータを、接続可能な車両の数分、結合機に設けなければならなくなる。その点、本実施形態の車載電源装置１０は、充電状態に応じた蓄電装置１１の出力電圧の変化に拘わらず、電圧の安定した直流電力を車外に供給でき、上記のようなＤＣ／ＤＣコンバータを結合機に設ける必要がない。

以上の本実施形態の車載電源装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、車両の走行系負荷であるインバータ１２、及び走行モータ１３に接続された、充放電可能な蓄電装置１１と、車両内外の電力の入出力口となるコネクタ１４と、コネクタ１４に接続される配線であって、走行系負荷には接続されない高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂと蓄電装置１１との間に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９と、を備えている。こうした車載電源装置１０では、蓄電装置１１の端子間電圧を定電圧の直流電圧に変換して高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに出力できる。そのため、充電状態に応じた蓄電装置１１の端子間電圧の変化に拘わらず、電圧の安定した電力を車内及び車外に供給できる。

（２）双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、蓄電装置１１の外部充電時の電圧制御にも用いられる。よって、車外から供給される電圧を、蓄電装置１１の端子間電圧に合わせる必要がなくなる。

（３）双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９として絶縁型のコンバータを採用している。そのため、外部充電や外部給電に際して、車外に露出するコネクタ１４や同コネクタ１４に連結された車外の機器と蓄電装置１１とが絶縁される。また、車内の高圧ライン１８Ａ、１８Ｂへも電圧の安定した電力を供給する。そして、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂから、ＤＣ／ＡＣインバータ２０が電力の供給を受ける。そのため、ＤＣ／ＡＣインバータ２０内に絶縁回路を設けなくても、蓄電装置１１とアウトレット２１からの交流出力とを絶縁できる。

（４）アウトレット２１に交流電圧を出力するＤＣ／ＡＣコンバータ２０、及び補機２３に補機駆動電圧の直流電圧を出力する補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２が高圧ライン１８Ａ、１８Ｂが接続されている。高圧ライン１８Ａ、１８Ｂには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９から安定した直流電圧が供給される。そのため、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０や補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２を広い入力電圧範囲に対して設計する必要がなく、電力変換効率の高いＤＣ／ＡＣコンバータ２０や補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ２２の実現が可能となる。また、蓄電装置１１の外部充電中も、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂに高圧ライン電圧ＶＢを供給できるため、アウトレット２１や補機２３への給電を外部充電中も継続できる。

（５）高圧ライン１８Ａ、１８Ｂ及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を通らずに、コネクタ１４と蓄電装置１１とを直結する直結ライン１５Ａ、１５Ｂと、直結ライン１５Ａ、１５Ｂに設けられたリレーである第１リレー１６Ａ、１６Ｂと、を備えている。そのため、直流急速充電器１００による蓄電装置１１の外部充電にも対応できる。

（６）コネクタ１４と高圧ライン１８Ａ、１８Ｂとの間に設けられたリレーである第２リレー１７Ａ、１７Ｂを備えている。直流急速充電器１００による蓄電装置１１の外部充電中に、第１リレー１６Ａ、１６Ｂを閉じるとともに、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを開くことで、直流急速充電器１００から蓄電装置１１への送電経路から高圧ライン１８Ａ、１８Ｂを分離できる。そのため、直流急速充電器１００による蓄電装置１１の外部充電中も、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９による高圧ライン１８Ａ、１８Ｂへの高圧ライン電圧ＶＢの供給を継続できる。

（７）車載電源装置１０の制御部２４は、コネクタ１４を通じた車外からの給電による蓄電装置１１の充電に際して、第１リレー１６Ａ、１６Ｂ及び第２リレー１７Ａ、１７Ｂのうちで閉じるリレーを、車外からコネクタ１４への給電方式に応じて切替えている。そのため、給電方式に応じた、コネクタ１４から蓄電装置１１への送電経路の切替えを自動で行える。

（８）制御部２４は、コネクタ１４に連結された充電器等との通信により、給電方式を取得している。そのため、給電方式の確認を的確に行える。
（９）交流充電器が供給する交流電圧を直流電圧に変換する電力変換アダプタを用いることで、交流充電器による蓄電装置１１の外部充電にも対応できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
〇交流電圧取出し用のアウトレット２１を備えていない車両に適用する場合等には、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０を割愛してもよい。

〇直流急速充電器１００からの蓄電装置１１の外部充電中に、高圧ライン１８Ａ、１８Ｂを通じたアウトレット２１や補機２３への給電を行わないのであれば、第２リレー１７Ａ、１７Ｂを割愛してもよい。その場合の直流急速充電器１００による蓄電装置１１の外部充電は、第１リレー１６Ａ、１６Ｂを閉じるとともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９を停止した状態で実施することになる。

〇直流急速充電器１００による外部充電に対応しない場合には、直結ライン１５Ａ、１５Ｂ、及び第１リレー１６Ａ、１６Ｂを割愛してもよい。
〇双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９として、非絶縁型のコンバータを採用してもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１９として非絶縁型コンバータを用いる場合には、ＤＣ／ＡＣコンバータ２０に絶縁回路を設ける必要がある。

〇上記実施形態では、制御部２４は、コネクタ１４に連結された車外の充電器等との通信を通じて給電方式に関する情報を取得していたが、それ以外の態様で給電方式を確認してもよい。例えば、給電方式により車両に供給する電圧や電流には違いがあるため、車外からコネクタ１４への入力電圧や入力電流に基づき、給電方式を確認することができる。また、コネクタ１４への連結後に充電器が、給電方式毎に固有の波形パターンで電力を車両に出力するものとし、その波形パターンから制御部２４が給電方式を確認するようにしてもよい。さらに、制御部２４に、充電器の位置、及びその給電方式の種別の情報を予め記憶しておき、車両のＧＰＳ装置から取得した車両の位置情報との照合により、外部充電を行う充電器の給電方式の種別情報を取得するようにするなど、給電装置との通信以外の方法で給電方式の種別情報を取得してもよい。

〇蓄電装置１１として二次電池を採用していたが、充放電可能な二次電池以外の装置、例えばキャパシタを蓄電装置１１として採用してもよい。

１０…車載電源装置、１１…蓄電装置、１２…インバータ、１３…走行モータ、１４…コネクタ、１５Ａ、１５Ｂ…直結ライン、１６Ａ、１６Ｂ…第１リレー、１７Ａ、１７Ｂ…第２リレー、１８Ａ、１８Ｂ…高圧ライン、１９…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、２０…ＤＣ／ＡＣコンバータ、２２…補機用ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４…制御部。

Claims (8)

1. 車両の走行系負荷に接続された、充放電可能な蓄電装置と、
   車両外との電力授受のためのコネクタと、
   前記コネクタに接続される配線であって、前記走行系負荷には接続されない高圧ラインと、
   前記高圧ラインと前記蓄電装置との間に設けられた双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   を備えることを特徴とする車載電源装置。
2. 前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁型である請求項１に記載の車載電源装置。
3. 前記高圧ラインには、同高圧ライン上の直流電圧を交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣコンバータが接続されている請求項１又は請求項２に記載の車載電源装置。
4. 前記高圧ラインには、同高圧ライン上の直流電圧を降圧して出力する補機用ＤＣ／ＤＣコンバータが接続されている請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の車載電源装置。
5. 当該車載電源装置は、前記蓄電装置から前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記高圧ラインを経て前記コネクタに至る経路を通じて車外への給電を行う請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の車載電源装置。
6. 前記高圧ライン及び前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを通らずに、前記コネクタと前記蓄電装置とを直結する直結ラインと、
   前記直結ラインに設けられたリレーである第１リレーと、
   を備える請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の車載電源装置。
7. 前記コネクタと前記高圧ラインとの間に設けられたリレーである第２リレーを備える請求項６に記載の車載電源装置。
8. 前記コネクタを通じた車外からの給電による前記蓄電装置の充電に際して、前記第１リレー及び前記第２リレーのうちで閉じるリレーを、車外から前記コネクタへの給電方式に応じて切替える請求項７に記載の車載電源装置。

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