JP5911622B1

JP5911622B1 - 車載バッテリ電源装置

Info

Publication number: JP5911622B1
Application number: JP2015061929A
Authority: JP
Inventors: 弘杉本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2035-03-25
Also published as: JP2016182012A

Abstract

【課題】複数のアウトレットを備える車両に対し、車載バッテリに対する負担を最小限とし使い勝手の良い車載バッテリ電源装置を提供する。【解決手段】バッテリに接続されたＡＣインバータ回路と、外部交流電源または前記ＡＣインバータ回路の出力を複数の外部機器に供給可能に構成された複数口のソケットを有するアウトレットと、外部機器への給電を制御するための電源スイッチおよび給電可能状態を表示する表示素子と、前記ＡＣインバータ回路を介して前記アウトレットに対し、電力の供給が可能な第１の給電経路と、前記外部交流電源から前記アウトレットに電力の供給が可能な第２の給電経路を有し、前記電源スイッチで指示された定格電圧に従い、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路を選択して切替えるように制御するコントローラとを備えた。【選択図】図１Ａ

Description

この発明は、車両に搭載された車載バッテリ電源装置に関するもので、特に、アウトレットへの給電制御に係るものである。

外部交流電源により充電可能なバッテリを搭載したプラグインハイブリッド自動車や電気自動車において、家電機器を使うためのアウトレットを備えた車両が知られている。さらに、この種の車両として、アウトレットに対し、車載バッテリからＡＣインバータを介して給電する経路と、外部交流電源から直接給電する経路を備える車両が知られている（例えば、特許文献１,２）。

特開２０００―２９９９８８公報特開２０１３―１２３３１３公報

特許文献１の車載バッテリ電源装置においては、外部交流電源と、車載バッテリにＡＣインバータを介して形成した交流電源とに対してアウトレットを共通１個口とするための制御装置について記載されている。
ところで、アウトレットのソケット形状は、ＪＩＳ規格およびＩＥＣ規格で規定されており、定格電圧毎に異なっている。したがって、上記の車載バッテリ電源装置においては、アウトレット搭載車両に接続できる家電機器の定格電圧が１種類に限定されることになる。
また、車載バッテリの充電に用意される外部交流電源は、１００Ｖ系、２００Ｖ系の２種類があるため、これらの電圧に対応してバッテリを充電可能とすることは一般的に考えられるが、外部交流電源の定格電圧が接続する家電機器と一致するとは限らないため、家電機器に定格外の電圧を印加する恐れを有することになる。
この点に関し、特許文献２においては、双方の定格電圧が一致する場合のみ、外部交流電源をアウトレットへ給電する制御装置について記載されているが、ここではアウトレットが１個口つまり定格電圧は１種類となっている。
一方、家電機器の定格電圧は、電磁調理器等に見られるように１００Ｖ系だけでなく２００Ｖ系もあること、加えて、外部機器を複数同時に使用することも考えられることから、アウトレットは、例えば１００Ｖ系１個口だけでなく、１００Ｖ系と２００Ｖ系を同時に備える車両、もしくは１００Ｖ系、２００Ｖ系をそれぞれ複数口備える車両も想定されることになる。

この発明は、これら複数のアウトレットを備える車両に対し、車載バッテリに対する負担を最小限としながら、接続する家電機器の保護機能を有し、ユーザの使い勝手の良い車載バッテリ電源装置を提供することを目的とする。

この発明に係る車載バッテリ電源装置は、外部交流電源が接続可能な受電インレットと、車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリに接続されたＡＣインバータ回路と、前記外部交流電源または前記ＡＣインバータ回路の出力を複数の外部機器に供給可能に構成された複数口のソケットを有するアウトレットと、前記アウトレットの複数口のソケットに
対応して設けられ、前記外部機器への給電を制御するための電源スイッチおよび給電可能状態を表示する表示素子と、前記バッテリから前記ＡＣインバータ回路を介して前記アウトレットに対し、電力の供給が可能な第１の給電経路と、前記外部交流電源から前記アウトレットに電力の供給が可能な第２の給電経路を有し、前記電源スイッチで指示された定格電圧に従い、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路を選択して切替える切替えスイッチと、前記ＡＣインバータ回路および前記切替えスイッチを制御するコントローラとを備えたことを特徴としている。

この発明によれば、アウトレットに対応した電源スイッチと車両の電源ソースの状態からアウトレットへの電源供給経路の最適化を行い、車載バッテリへの負荷を最小とすることができる。

本発明の実施の形態１に係る車載バッテリ電源装置の全体構成の一部を示す回路図である。図１Ａに接続される他の構成部分を示す回路図である。本発明の実施の形態１に係るコントローラの処理フローチャートを示す図である。図２Ａにおけるサブのフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態２に係る車載バッテリ電源装置の要部構成を示す回路図である。本発明の実施の形態２に係るコントローラの処理フローチャートを示す図である。本発明の実施の形態２に係る車載バッテリ電源装置の同期処理を説明するための図である。本発明の実施の形態３に係る車載バッテリ電源装置の要部構成を示す回路図である。

実施の形態１．
以下、この発明を実施の形態である図１〜図８を参照して説明する。
なお、各図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
図１Ａおよび図１Ｂは、この発明の実施の形態１に係る車載バッテリ電源装置の全体構成を分割して示す回路図である。
まず、図１Ａに示す車載バッテリ電源装置の構成について説明する。
図１Ａにおいて、車載バッテリ電源装置に接続される外部交流電源１としては、１００Ｖ系または２００Ｖ系の電源電圧を有する商用交流電源や自家発電機などがあり、受電インレット２を介して電動車両に引き込まれる。この受電インレット２の出力側には、電圧検出部３を介してＡＣ／ＤＣコンバータ４が接続され、外部交流電源１からの交流電圧ＶａｃＩＮを直流電圧ＶｄｃＩＮに変換して平滑コンデンサ５に蓄積する。この直流電圧ＶｄｃＩＮは、インバータ駆動回路７を介してトランス８の巻線８ａへ供給される。このトランス８は、巻線８ａとともに磁気的に結合された巻線８ｂ，８ｃ，８ｄによって構成され、各巻線８ｂ，８ｃ，８ｄに接続されるそれぞれの回路に必要な電圧に基づいて各巻数比が決定されている。
トランス８の巻線８ｂにはコイル９を介して整流回路１０が接続されている。この整流回路１０は、ダイオードを内蔵した４個のスイッチング素子で構成され、内蔵ダイオードによるフルブリッジ全波整流回路とすることによって、トランス８の巻線８ｂにおける交流電圧Ｖａｃ８ｂを直流電圧Ｖｄｃ８ｂに変換し、この直流電圧Ｖｄｃ８ｂを平滑コンデンサ１１に供給して蓄積する。なお、コイル９は、平滑コンデンサ１１への突入電流を抑制
するように作用する。

また、整流回路１０は、車両に搭載されたバッテリ１２からトランス８の巻線８ｂに対し、交流電圧Ｖａｃ８ｂを給電するインバータ駆動回路としても働く構成としており、このインバータ駆動回路１０は、バッテリ１２に対する充放電が双方向で可能としている。なお、インバータ駆動回路７とインバータ駆動回路１０は、トランス８を挟んで対向しており、直流電圧ＶｄｃＩＮが直流電圧Ｖｄｃ８ｂより低い場合、インバータ駆動回路１０からの電力伝送時にインバータ駆動回路７の内臓ダイオードによるブリッジ整流回路を介して平滑コンデンサ５へ電流が流れてしまい、この電流によるインバータ駆動回路７および巻線８ａに係る損失は無駄となるので、二つの直流電圧に差が生じないように、後述するコントローラにより制御している。

さらに、平滑コンデンサ１１とバッテリ１２との間には、コイル１４と平滑用コンデンサ１５とスイッチング素子および転流ダイオードからなるチョッパ回路１３が接続されており、チョッパ回路１３は、直流電圧Ｖｄｃ８ｂから直流電圧ＶｄｃＬｉＢへの昇圧と、直流電圧ＶｄｃＬｉＢから直流電圧Ｖｄｃ８ｂへの降圧のために用いられている。すなわち、バッテリ１２の充電時の目標電圧値に対し、直流電圧Ｖｄｃ８ｂが高圧に制御された場合、チョッパ回路１３により降圧することによって目標電圧を実現する。また、バッテリ１２からの放電時に、直流電圧Ｖｄｃ８ｂの目標電圧に対し、直流電圧ＶｄｃＬｉＢが低い場合、チョッパ回路１３により昇圧することによって目標電圧を実現する。この降圧および昇圧のための回路は、コイルとスイッチング素子および転流ダイオードによる一般的なチョッパ回路で構成され、直流電圧Ｖｄｃ８ｂに対してスイッチング素子１３ｂを解放し、スイッチング素子１３ａのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）操作によるコイル１４の励磁とスイッチング素子１３ｂの内臓ダイオードによる転流を使って降圧制御を行う。また、直流電圧ＶｄｃＬｉｂに対してスイッチング素子１３ａを解放し、スイッチング素子１３ｂのＰＷＭ操作によりコイル１４の励磁とスイッチング素子１３ａの内臓ダイオードによる転流を使って昇圧制御を行う。なお、スイッチング素子１３ａを解放とすると、バッテリ１２への充電は停止される。

一方、トランス８の巻線８ｃには、ダイオードブリッジ整流回路１９、平滑コイル２０、平滑コンデンサ２１が接続され、さらに、４個のスイッチング素子からなるインバータ駆動回路２３、一対のコイル２４、平滑コンデンサ２５が接続され、これらによって商用交流電圧に変換するためのＡＣインバータ回路４０が形成されている。このＡＣインバータ回路４０の出力は、電圧検出部３０を介して図１Ｂに示すアウトレット（後述する）に供給される。
また、トランス８の巻線８ｄには、センタータップ型ダイオード２６、平滑コイル２７、平滑コンデンサ２８が接続され、インバータ駆動回路７またはインバータ駆動回路１０からの出力を整流して平滑コンデンサ２８に蓄積するＤＣ／ＤＣコンバータ４１が形成されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の出力によって補機バッテリ２９を充電し、車両に搭載された補機を駆動する。

これらの各回路に対応してコントローラ５０が設けられており、コントローラ５０は、電圧検出部３および電圧検出部３０など各回路の状態を検知し、これに基づいてＡＣインバータ回路４０など各回路を制御する。
なお、図１Ａにおいて、太矢印は、電力伝送の方向を表しており、外部交流電源１は、バッテリ１２への充電とＡＣインバータ回路４０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１への給電を受け持ち、バッテリ１２は、ＡＣインバータ回路４０およびＤＣ／ＤＣコンバータ４１への給電を受け持つ構成となっている。また、バッテリ１２は、補機バッテリ２９より大きい電力を発生するもので構成されている。

次に、図２Ｂに示すアウトレット部分の構成を説明する。
図において、上述した電圧検出部３０には、切替えスイッチ３１を介して一対の電圧電流検出部３２，３３が接続され、さらに、定格電圧１００Ｖのソケット３４ａと定格電圧２００Ｖのソケット３４ｂとからなるアウトレット３４に接続されている。また、アウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｂに外部機器が接続され、給電を開始する際にオンとするスイッチＳａ，Ｓｂと、ソケット３４ａ，３４ｂに対応して配置され、点灯して給電可能なソケット３４ａ，３４ｂを表示するランプなどの表示素子Ｌａ，Ｌｂとを有する電源スイッチ３５が設けられている。

なお、切替えスイッチ３１は、スイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄで構成され、図１Ａに示す外部交流電源１の電力とＡＣインバータ回路４０からの出力とをそれぞれアウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｂに切り替えて供給するように接続されている。また、インバータ駆動回路７，１０，２３、チョッパ回路１３およびセンタータップ型ダイオード２６を構成する各スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)に限らず、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などであってもよい。さらに、ダイオード内蔵型のスイッチング素子でなく、ダイオードを外付けしたもので代用しても良い。

以上のような各回路に接続されたコントローラ５０は、電圧検出部３、電圧検出部３０、電圧電流検出部３２，３３、電源スイッチ３５からの出力に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ４、インバータ駆動回路７，１０、チョッパ回路１３、インバータ駆動回路２３などのスイッチング素子および切替えスイッチ３１を次のとおり制御する。

まず、コントローラ５０は、受電インレット２に接続された外部交流電源１の電圧を電圧検出部３で検知し、この値に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ４の制御を行い、平滑コンデンサ５における直流電圧ＶｄｃＩＮを目標電圧に制御する。この直流電圧ＶｄｃＩＮは、インバータ駆動回路７に供給され、トランス８を介して各負荷側巻線８ｂ〜８ｄへ伝送される。
また、アウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｂに接続された外部機器の有無を電源スイッチ３５で検出し、インバータ駆動回路２３に対して必要とするアウトレット３４のソケット定格電圧と電圧検出部３０の出力値が同じとなるように制御し、給電経路の切替えスイッチ３１を介して該当するソケットへの給電を行う。例えば、電源スイッチＳａによりソケット３４ａが選択された場合、ＡＣインバータ回路４０の出力ＶａｃＯｕｔをソケット３４ａの定格電圧１００Ｖに調整して切替えスイッチ３１ａを閉じ、ＡＣインバータ回路４０からの出力をソケット３４ａへ供給する。

すなわち、コントローラ５０は、外部交流電源１の接続の有無およびアウトレット３４に接続された外部機器に対応して、切替えスイッチ３１における各スイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオン―オフ制御し、これらの制御の組合せは、表１に示すようになる。

ここで、表１における事例Ａは、定格電圧１００Ｖの外部機器が１００Ｖ用のソケット３４ａに接続されるとともにソケット３４ｂが開放状態にあり、電圧１００Ｖの外部交流電源１が接続された場合、ＡＣインバータ回路４０から１００Ｖの出力を発生するが、スイッチ３１ｂのみをオンとしてアウトレット３４のソケット３４ａに外部交流電源１の出力を供給することを示している。

同様に、事例Ｃは、定格電圧１００Ｖの外部機器が１００Ｖ用のソケット３４ａに接続されるとともにソケット３４ｂが開放状態にあり、外部交流電源１が接続されていない場合、インバータ駆動回路１０からの出力をＡＣインバータ回路４０で調整して出力し、スイッチ３１ａのみをオンとしてバッテリ１２からの出力をインバータ駆動回路１０、ＡＣインバータ回路４０などを介してアウトレット３４のソケット３４ａに１００Ｖの出力を供給することを示している。

さらに、事例Ｅは、定格電圧１００Ｖの外部機器が１００Ｖ用のソケット３４ａに接続されるとともに定格電圧２００Ｖの外部機器が２００Ｖ用のソケット３４ｂに接続され、電圧２００Ｖの外部交流電源１が接続された場合、ＡＣインバータ回路４０から１００Ｖの出力を発生し、スイッチ３１ａをオンとしてアウトレット３４のソケット３４ａに１００Ｖの出力を供給するとともに、スイッチ３１ｄをオンとしてソケット３４ｂに２００Ｖの外部交流電源１の出力を供給することを示している。なお、他の事例については、説明を省略する。

次に、図２Ａおよび図２Ｂに示すフローチャートに基づいてコントローラ５０の処理動作を説明する。
まず、ステップＳ１００において、切替えスイッチ３１における各スイッチ（図中ＳＷと略記）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフ、表示素子（図中Ｌａと略記する）Ｌａ，Ｌｂを点灯する初期状態にセットする。（表１の事例Ｇに相当）
次に、ステップＳ１０１において、電圧検出部３からの電圧値に基づいて外部交流電源１の接続の有無を判定し、接続されている場合（Ｙ）、ステップＳ１０２に移行し、接続された電源の定格電圧が１００Ｖか否かを判定する。定格電圧が１００Ｖの場合、ステッ
プＳ１０３に移行して電源スイッチＳａがオンか判定し、オンの場合（Ｙ）、ステップＳ１０４に移行して電源スイッチＳｂがオンか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ１０５に移行して切替えスイッチ３１におけるスイッチ３１ｂ，３１ｃをオン、スイッチ３１ａ，３１ｄをオフとし、表示素子Ｌａ，Ｌｂの点灯状態を維持する。（表１の事例Ｆに相当）

なお、このとき、スイッチＳｂがオン、すなわち２００Ｖのソケット３４ｂに外部機器が接続されている場合、外部機器の定格電圧と外部交流電源１の電圧が不一致となるが、ＡＣインバータ回路４０の出力電圧を２００Ｖになるように調整して出力するように制御されているため、問題を生じることはない。

次に、ステップＳ１０４において、電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ１０６に移行してスイッチ３１ｂのみをオンとし、外部交流電源１の出力を１００Ｖのソケット３４ａに供給する。（表１の事例Ａに相当）
また、ステップＳ１０３において、電源スイッチＳａがオフの場合、ステップＳ１０７に移行して電源スイッチＳｂがオンか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ１０８に移行してスイッチ３１ｃのみをオンとし、ＡＣインバータ回路４０を介して昇圧された２００Ｖの出力がソケット３４ｂに供給される。（表１の事例Ｄに相当）また、ステップＳ１０７において、オフの場合（Ｎ）、ステップＳ１０９に移行してスイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフとする初期状態を維持する。

さらに、ステップＳ１０２において、外部交流電源１の定格電圧が２００Ｖと判定された場合、ステップＳ１１０およびステップＳ１１１において、電源スイッチＳａ，３５Ｓｂがいずれもオンの場合（Ｙ）、ステップＳ１１２に移行してスイッチ３１ａ，３１ｄをオンとし（表１の事例Ｅに相当）、ステップＳ１１２において、電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ１１３に移行してスイッチ３１ａのみをオンとする。（表１の事例Ｃに相当）

また、ステップＳ１１０において、電源スイッチＳａがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ１１４に移行して電源スイッチＳｂがオンか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ１１５に移行してスイッチ３１ｄのみをオンとし、外部交流電源１からの出力をソケット３４ｂに供給する。（表１の事例Ｂに相当）また、ステップＳ１１１において、電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ１１３に移行してすべてのスイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフとする初期状態を維持する。

次に、ステップＳ１０１において、外部交流電源１の接続がない場合（Ｎ）、図２Ｂに示すステップＳ１２０に移行し、電源スイッチＳａがオンであるか判定する。電源スイッチＳａがオン、すなわち１００Ｖのソケット３４ａに外部機器が接続されている場合（Ｙ）、ステップＳ１２１において、スイッチ３１ａのみをオンとして外部機器に給電するとともに表示素子Ｌｂを消灯状態として２００Ｖのソケット３４ｂに電力が供給されていないことを表示する。（表１の事例Ｃに相当）なお、この場合、ＡＣインバータ回路４０の出力電圧を定格電圧１００Ｖに調整してからソケット３４ａに供給することになる。

また、ステップＳ１２０において、電源スイッチＳａがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ１２２に移行して電源スイッチＳｂがオンであるか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ１２３に移行してスイッチ３１ｃのみをオンとし、表示素子Ｌａを消灯状態、表示素子Ｌｂを点灯状態とする。（表１の事例Ｄに相当）この場合、インバータ駆動回路１０からの出力をＡＣインバータ回路４０で定格電圧２００Ｖに調整してからソケット３４ｂに供給することになる。

最後に、電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｎ）、全スイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフ、表示素子Ｌａ，Ｌｂを点灯とした初期状態を維持する。
なお、上述したように外部交流電源１が接続されていない状態においては、電源ソースがＡＣインバータ回路４０による一つとなるため、ソケット３４ａ，３４ｂのどちらか一方にしか給電することができない。したがって、ユーザがアウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｂに外部機器を接続した場合、一方のみの出力しか発生せず、これによって故障とするクレーム発生の可能性があるが、給電可能なソケットに対応した表示素子のみを点灯させることによって使用可能な外部機器が一方のみであることを周知させておけばよい。

また、電圧電流検出部３２，３３によってアウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｂに供給する電圧電流を監視し、規定の定格電圧電流値を逸脱した場合、コントローラ５０は、切替えスイッチ３１を解放し、これによって外部接続機器ならびに車載バッテリ電源装置の故障、発煙発火を防止するように制御することも可能である。

以上のように、この発明は、バッテリ１２からＡＣインバータ回路４０を介してアウトレット３４に対し、電力の供給が可能な第１の給電経路と、外部交流電源１からアウトレット３４に電力の供給が可能な第２の給電経路とを電源スイッチ３５で指示された定格電圧に従って切替えるように構成したもので、これによって、ユーザは、電源ソースの制約内において、定格電圧の整合等に配慮することなく、必要な電力の供給を受けることができる。また、バッテリ１２の電力消費を必要最低限に抑えることができるので、充電時間および走行可能距離に係る無駄を抑制することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係る車載バッテリ電源装置の要部構成を示す回路図である。
この実施の形態２においては、図３に示すようにアウトレット３４のソケットに定格電圧１００Ｖのソケット３４ａ，３４ｃを２個口搭載したもので、他の構成は、後述するコントローラ５０の機能を除き、図１Ａおよび図１Ｂと同一であるため、詳細な説明は省略する。
この実施の形態２においては、実施の形態１と同様にコントローラ５０が電源スイッチ３５からの信号を受け、これに合わせて切替えスイッチ３１を制御して給電経路を切り替え、アウトレット３４のソケット３４ａ，３４ｃに給電させることになる。この給電が可能となる組合せを表２に示している。なお、接続が可能な外部機器は、ソケット形状などにより定格電圧１００Ｖの機器に限定されることになる。

ここで、表２における事例Ｈは、定格電圧１００Ｖの外部機器が１００Ｖ用のソケット３４ａに接続されるとともにソケット３４ｂが開放状態にあり、電圧１００Ｖの外部交流電源１が接続された場合、ＡＣインバータ回路４０から１００Ｖの出力を発生するが、スイッチ３１ｂのみをオンとしてアウトレット３４のソケット３４ａに外部交流電源１の出力を供給することを示している。
同様に、事例Ｊは、定格電圧１００Ｖの２つの外部機器がソケット３４ａ，３４ｂに接続され、スイッチ３１ｄのみをオンとして外部交流電源１からの出力をアウトレット３４のソケット３４ｂに供給することを示している。

さらに、事例Ｉは、定格電圧１００Ｖの外部機器が１００Ｖ用のソケット３４ｃに接続され、電圧１００Ｖの外部交流電源１が接続された場合、ＡＣインバータ回路４０から１００Ｖの出力を発生し、スイッチ３１ａをオンとしてアウトレット３４のソケット３４ａに１００Ｖの出力を供給するとともに、スイッチ３１ｄをオンとしてソケット３４ｃに１００Ｖの外部交流電源１からの出力を供給することを示している。なお、他の事例については、説明を省略する。

次に、実施の形態２におけるコントローラ５０の処理フローを図４に基づいて説明する。
まず、ステップＳ２００において、切替えスイッチ３１における各スイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフ、表示素子Ｌａ，Ｌｂを点灯する初期状態にセットし（表２の事例Ｎに相当）、ステップＳ２０１において、電圧検出部３からの電圧値に基づいて外部交流電源１の接続の有無を判定する。外部交流電源１が接続されている場合（Ｙ）、ステップＳ２０２に移行し、接続された電源の定格電圧が１００Ｖか否かを判定する。定格電圧が１００Ｖの場合、ステップＳ２０３に移行して電源スイッチＳａがオンか判定し、オンの場合（Ｙ）、ステップＳ２０４に移行して電源スイッチＳｂがオフか判定する。電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｙ）、ステップＳ２０５に移行して切替えスイッチ３１におけるスイッチ３１ｂのみをオンとし、外部交流電源１からの出力を外部機器に供給する。このとき、表示素子Ｌａ，Ｌｂの点灯状態を維持する。（表２の事例Ｈに相当）

次に、ステップＳ２０４において、電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｎ）、ステップＳ２０６に移行してスイッチ３１ｂ，３１ｃをオンとし、外部交流電源１からの出力をソケット３４ａに供給するとともにＡＣインバータ回路４０からの出力をソケット３４ｃに供給する。（表２の事例Ｊに相当）その後、ステップＳ２０７に移行し、ソケット３４ａに供給される負荷電流とソケット３４ｂに供給される負荷電流を電圧電流検出部３２，３３で検出して比較する。ここで、電圧電流検出部３２側の負荷電流が大きい場合（Ｙ）、ステップＳ２０８に移行してステップＳ２０６の状態を維持し、小さい場合（Ｎ）、ステップＳ２０９に移行してスイッチ３１ｂ，３１ｃをオフ、スイッチ３１ａ，３１ｄをオンとし、外部交流電源１からの出力をソケット３４ｃに供給するとともにＡＣインバータ回路４０からの出力をソケット３４ａに供給する。（表２の事例Ｋに相当）すなわち、ソケット３４ａとソケット３４ｃの供給電源を切り替えてバッテリ１２にかかる負荷を軽減する。なお、外部機器の電源投入がいつになるか分からないこと、外部機器の電源投入時に発生する突入電流が特に大きくなることなどから、コントローラ５０において、それぞれの負荷電流の安定度と平均電流の観測値に基づいて頻繁な経路切り替わりが発生しないよう、ある程度のヒステリシスを持たせて入れ替えの判定を行うことが必要である。

次に、ステップＳ２０３において、電源スイッチＳａがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ２１０に移行して電源スイッチＳｂがオンか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ２１１に移行してスイッチ３１ｄのみをオンとし、外部交流電源１からの出力をソケット３４ｃに供給する。（表２の事例Ｉに相当）また、ステップＳ２１０において、電源スイッチＳｂがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ２１２に移行してスイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフとする初期状態を維持する。

さらに、ステップＳ２０２において、外部交流電源１の定格電圧が２００Ｖと判定された場合、また、ステップＳ２０１において、外部交流電源１が接続されていない場合、ステップＳ２１３へ移行し、電源スイッチＳａがオンか判定する。オンの場合（Ｙ）、ステップＳ２１４に移行してスイッチ３１ａのみをオンとし、ＡＣインバータ回路４０からの出力をソケット３４ａに供給する。また、この時、表示素子Ｌｂを消灯してソケット３４ｃには出力が供給できないことを表示する。（表２の事例Ｌに相当）

次に、ステップＳ２１３において、電源スイッチＳａがオフの場合（Ｎ）、ステップＳ２１５に移行して電源スイッチＳｂがオンか判定する。電源スイッチＳｂがオンの場合（Ｙ）、ステップＳ２１６に移行してスイッチ３１ｃのみをオンとし、ＡＣインバータ回路４０からの出力がソケット３４ｂに供給される。（表２の事例Ｍに相当）また、ステップＳ２１５において、オフの場合（Ｎ）、ステップＳ２１７に移行してスイッチ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄをオフとする初期状態を維持する。

以上のように、この実施の形態２では、接続された外部機器の負荷電流を検出し、負荷が大きな外部機器に対して外部交流電源１の出力を供給するように構成したため、バッテリ１２の負担を軽減することができ、バッテリ１２の長寿命化を図る効果が得られる。

次に、外部交流電源１とＡＣインバータ回路４０の出力との同期処理について図５に基づいて説明する。
上述したように、実施の形態２では、外部交流電源１からの電力をできるだけ外部機器に供給する制御を行わせているが、アウトレット３４に外部機器が接続された状態で給電経路の切替えが行われると、外部機器の安定性を損なう恐れがあり、外部交流電源１とＡＣインバータ回路４０の出力の電圧振幅および位相を合わせることが必要となる。
すなわち、図５ａに示すように外部交流電源１を接続した直後にＡＣインバータ回路４０の出力と外部交流電源１の位相および電圧振幅は、多少ともずれることが予想される。このため、外部交流電源１に対しては、電圧検出部３で、ＡＣインバータ回路４０出力に
対しては、電圧検出部３０で、それぞれの交流電圧のゼロクロス位相と電圧振幅を計測し、コントローラ５０によってインバータ駆動回路２３のＰＷＭ制御を行い、これによって図５ｂ示すように両者の差分を縮小することができ、外部機器の安定性を確保することができる。

実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る車載バッテリ電源装置の要部構成を示す回路図である。
図において、この実施の形態３は、車載のナビゲーション装置５１をコントローラ５０に接続したもので、他の構成は、実施の形態１と同一であるため、その説明を省略する。
すなわち、この実施の形態３においては、ナビゲーション装置５１により車両の緯度経度情報を入手するとともに、その地域における外部交流電源の商用周波数を記録したメモリから商用周波数を特定し、コントローラ５０によってＡＣインバータ回路４０の出力を制御するように構成している。このように、ナビゲーション装置５１を用いて車両の緯度経度情報を入手し、ＡＣインバータ回路４０の出力を制御することによって位相調整にかかる処理を軽減させることが可能となり、車載バッテリ電源装置の追従性を向上させることができる。
なお、車載のナビゲーション装置５１に代えて通信手段を介して車両の緯度経度情報を入手するように構成することもできる。

また、上述の実施の形態においては、交流電源１および外部機器を１００Ｖまたは２００Ｖとして説明したが、この発明は、これに限定されるものでなく、使用する地域の設定電圧、設定周波数に対応させて各回路を構成すれば、あらゆる地域に適用することができる。
さらに、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：外部交流電源、２：受電インレット、３：電圧検出部、
４：ＡＣ／ＤＣコンバータ、５：平滑コンデンサ、７：インバータ駆動回路、
８：トランス、９：コイル、１０：整流回路（インバータ駆動回路）、
１１：平滑コンデンサ、１７：バッテリ、１３：チョッパ回路、
１４：コイル、１５：平滑コンデンサ、１９：整流回路、２０：コイル、
２１：平滑コンデンサ、２３：インバータ駆動回路、２４：コイル、
２５：平滑コンデンサ、２９：補機バッテリ、３０：電圧検出部、
３１：切替えスイッチ、３１ａ〜３１ｄ：スイッチ、
３２，３３：電圧電流検出部、３４：アウトレット、３４ａ〜３４ｃ：ソケット、３５：電源スイッチ、Ｓａ，Ｓｂ：スイッチ、Ｌａ，Ｌｂ：表示素子、
４０：ＡＣインバータ回路、４１：ＤＣ／ＤＣコンバータ、３８：電圧検出部、５０：コントローラ、５１：ナビゲーション装置

Claims

外部交流電源が接続可能な受電インレットと、車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリに接続されたＡＣインバータ回路と、前記外部交流電源または前記ＡＣインバータ回路の出力を複数の外部機器に供給可能に構成された複数口のソケットを有するアウトレットと、前記アウトレットの複数口のソケットに対応して設けられ、前記外部機器への給電を制御するための電源スイッチおよび給電可能状態を表示する表示素子と、前記バッテリから前記ＡＣインバータ回路を介して前記アウトレットに対し、電力の供給が可能な第１の給電経路と、前記外部交流電源から前記アウトレットに電力の供給が可能な第２の給電経路を有し、前記電源スイッチで指示された定格電圧に従い、前記第１の給電経路と前記第２の給電経路を選択して切替える切替えスイッチと、前記ＡＣインバータ回路および前記切替えスイッチを制御するコントローラとを備えたことを特徴とする車載バッテリ電源装置。
前記コントローラは、前記第１の給電経路において、前記電源スイッチにより選択された前記アウトレットのソケット定格電圧に合せ、前記ＡＣインバータ回路の電圧出力値を調整することを特徴とする請求項１に記載の車載バッテリ電源装置。
前記コントローラは、前記外部交流電源が接続されたか否かを検出する電圧検出部を有し、前記外部交流電源が接続された場合、前記第２の電力給電経路を優先的に選択するように前記切替えスイッチを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載バッテリ電源装置。
前記コントローラは、前記アウトレットの複数のソケットにそれぞれ前記外部機器が接続された場合、電力消費量が最も大きい前記アウトレットのソケットを前記第２の給電経路に接続するように前記切替えスイッチを制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載バッテリ電源装置。
前記コントローラは、前記外部交流電源の定格電圧と、前記電源スイッチにより選択された前記アウトレットのソケット定格電圧が一致した場合のみ、前記第２の給電経路を成立させるように前記切替えスイッチを制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車載バッテリ電源装置。
前記ＡＣインバータ回路の電圧値を検出する電圧検出部を備え、前記コントローラは、この電圧検出部と前記外部交流電源に接続された電圧検出部とを比較して前記ＡＣインバータ回路の出力電圧値を前記外部交流電源の電圧値に同期させるように制御することを特徴とする請求項３に記載の車載バッテリ電源装置。
車両が位置する緯度経度情報を取得する車載ナビゲーションまたは通信手段を備え、前記コントローラは、取得した緯度経度情報に基づいて接続される外部交流電源の周波数を特定し、前記ＡＣインバータ回路の出力電圧値を生成電圧周波数の初期値とするように制御することを特徴とする請求項６に記載の車載バッテリ電源装置。