WO2012132434A1 - 車両用電源装置 - Google Patents

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risk level
storage battery
power supply
inverter
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智裕 寺田
健治 杉原
憲彦 木村
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power supply device.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle power supply device that can ensure the safety of the user while maintaining the safety of the vehicle.
  • the vehicle power supply device of the present invention is a vehicle power supply device mounted on a vehicle, and includes an output unit that outputs electrical energy, a plurality of electrical components that process or store the electrical energy, and the plurality of electrical components.
  • a setting unit that sets a risk level when each of the electrical energy processes or stores the electrical energy for each of the plurality of electrical components, and based on the risk level for each of the plurality of electrical components, And a determining unit that determines which is the final output destination of the electric energy.
  • the vehicle power supply device 100 is mounted on the vehicle 10. Further, the vehicle power supply device 100 includes a lid 101, a charger 102, an inverter 103, a DC / DC converter 104, a storage battery 105, an electric motor 106, an auxiliary battery 107, a risk setting unit 108, a final output destination determination unit 109, And the relay 110 is provided.
  • the power supply device for a vehicle 100 receives a supply of electric energy by inserting a power supply plug (not shown) from the outside of the vehicle 10 into an electrode provided in the lid portion 101, and stores this electric energy in the storage battery 105. Can do.
  • the storage battery 105 can also store electric energy (regenerative energy) converted by the electric motor 106 when a regenerative braking force is generated, as will be described later.
  • the lid 101 is detachable or openable / closable by the user of the vehicle 10.
  • a user of the vehicle 10 starts charging by inserting a power supply plug into the lid 101 from the outside of the vehicle 10.
  • the lid 101 includes an electrode.
  • the electrode of the power plug and the electrode of the lid 101 come into contact with each other, so that electric energy can be supplied from the outside of the vehicle 10.
  • electrical energy of about 100 to 240 V AC is supplied from a power plug connected to a household power source.
  • the electrical energy supplied from the power supply plug via the electrode provided in the lid 101 is input to the charger 102. Since the electrical energy supplied from the power supply plug is normally alternating current, the charger 102 performs a conversion process of converting the alternating electrical energy into direct electrical energy and outputting it. The electric energy converted into direct current is stored in the storage battery 105.
  • the DC / DC converter 104 transforms and outputs DC electric energy output from the charger 102.
  • the DC / DC converter 104 performs a transformation process of electric energy.
  • the transformed electrical energy is stored in the auxiliary battery 107.
  • the shaft of the electric motor 106 is connected to the axle of the drive wheel of the vehicle 10, and converts the kinetic energy of the vehicle 10 into electric energy to generate a regenerative braking force.
  • the electric motor 106 becomes a generator when the rotor provided in the electric motor 106 is rotated by an external force (the rotational force of the axle of the driving wheel of the vehicle 10), and generates electric energy.
  • an external force the rotational force of the axle of the driving wheel of the vehicle 10
  • a regenerative braking force which is a resistance force against the rotation of the axle is generated.
  • the electric motor 106 outputs this electric energy to the inverter 103. This electric energy is AC electric energy.
  • the inverter 103 performs conversion processing for converting the AC electrical energy output from the electric motor 106 into DC electrical energy and outputting it.
  • the converted direct current electric energy is stored in the storage battery 105 via the relay 110.
  • the relay 110 When the relay 110 is turned on by the final output destination determination unit 109, the relay 110 electrically connects the inverter 103 and the storage battery 105. In addition, when relay 110 is turned off by final output destination determination unit 109, relay 110 electrically disconnects inverter 103 and storage battery 105. Therefore, when relay 110 is turned on, the final output destination of electric energy output from electric motor 106 is storage battery 105, and when relay 110 is turned off, the final output destination of electric energy output from electric motor 106 is obtained. Becomes the inverter 103.
  • the risk level setting unit 108 sets a risk level when the inverter 103 performs the conversion process (inverter risk level), and a risk level when the storage battery 105 accumulates electric energy (storage battery risk level). Is output to the final output destination determination unit 109.
  • These risk levels are set based on the degree of decrease in safety of the vehicle 10 when the electric components of the inverter 103 and the storage battery 105 are damaged without being able to withstand the load of high-voltage electric energy. For example, if the degree of safety reduction of the vehicle 10 when the inverter 103 is damaged is greater than the degree of safety reduction of the vehicle 10 when the storage battery 105 is damaged, the inverter risk is greater than the battery risk.
  • the safety of the vehicle 10 varies depending on the degree of influence on the human body due to an electric shock or the like when each electric component is damaged. That is, the greater the degree of influence on the human body, the greater the degree to which the safety of the vehicle 10 is impaired.
  • the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 based on each risk level set by the risk level setting unit 108, and controls on / off of the relay 110. In other words, the final output destination determination unit 109 turns on the relay 110 when the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 is determined to be the storage battery 105, while the final electric energy output from the electric motor 106 is turned on. When the output destination is determined to be the inverter 103, the relay 110 is turned off.
  • the electric energy stored in the storage battery 105 is used as electric power for operating the electric motor 106 as a power source for driving the driving wheels of the vehicle 10, for example.
  • the inverter 103 converts the DC electric energy stored in the storage battery 105 into AC and outputs it to the electric motor 106.
  • the relay 110 is turned on by the final output destination determination unit 109.
  • the shaft of the electric motor 106 is connected to the axle of the drive wheel of the vehicle 10, and the drive wheel of the vehicle 10 is rotated by the rotation of the shaft.
  • the electrical energy stored in the storage battery 105 is supplied via the DC / DC converter 104 to, for example, a car navigation device, an accessory device such as a car audio, a power window, an ETC (registered trademark), an ECU (Electronic Control Unit). ) Etc. is used as electric power for operating electrical components.
  • the electrical energy stored in the storage battery 105 may be stored in the auxiliary battery 107 via the DC / DC converter 104. In these cases, the DC / DC converter 104 transforms the direct current electric energy output from the storage battery 105.
  • the risk level setting unit 108 has a risk level table shown in FIG.
  • the risk level table indicates the risk levels from different viewpoints, and the risk level setting unit 108 refers to the risk level table based on one of the viewpoints to determine each risk level of the inverter risk level and the storage battery risk level. Set.
  • each risk of the inverter risk and the battery risk is determined based on the safety of the vehicle 10 when the electric components of the inverter 103 and the battery 105 are damaged without being able to withstand the load of high-voltage electric energy. Since it is set based on the degree of decrease, the final output destination determination unit 109 determines that the final output destination of the electric energy output from the motor 106 is the inverter 103 when the inverter risk is lower than the storage battery risk, and the inverter 103 103, when the storage battery risk is smaller than the inverter risk, the final output destination of the electrical energy output from the electric motor 106 is determined as the storage battery 105 and the storage battery 105 is supplied with the electrical energy. So that the load of.
  • the final output destination determination unit 109 turns off the relay 110 in order to set the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 to the inverter 103.
  • the relay 110 is turned on in order to set the storage battery 105 as the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106.
  • the following are examples of setting each risk level.
  • a case will be described in which the respective risk levels of the inverter risk level and the storage battery risk level are set relatively in five stages 1 to 5.
  • the risk level is not limited to five levels, and any level can be adopted.
  • a risk category defined in ISO 1200-1 can be applied.
  • ⁇ Setting Example 1 When the time elapsed since the vehicle 10 is mounted> The electric parts of the inverter 103 and the storage battery 105 are deteriorated as the elapsed time after being mounted on the vehicle 10 becomes longer (aging deterioration), the power receiving capacity, the allowable temperature, etc. are reduced, and the risk is increased. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the elapsed time after being mounted on the vehicle 10 becomes longer. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 3 and the storage battery risk level: 1, and the storage battery risk level becomes smaller than the inverter risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the storage battery 105 and turns on the relay 110.
  • ⁇ Setting example 2 From the viewpoint of allowable temperature>
  • the electrical components of the inverter 103 and the storage battery 105 become more dangerous as the temperature becomes higher. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the allowable temperature is lower. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 2 and the storage battery risk level: 3, and the inverter risk level becomes smaller than the storage battery risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the inverter 103 and turns off the relay 110.
  • ⁇ Setting example 3 From the viewpoint of allowable humidity>
  • the electrical components of the inverter 103 and the storage battery 105 become more dangerous as the humidity increases. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the allowable humidity is lower. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 2 and the storage battery risk level: 3, and the inverter risk level becomes smaller than the storage battery risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the inverter 103 and turns off the relay 110.
  • ⁇ Setting example 4 When considering power receiving capacity> Each electrical component of the inverter 103 and the storage battery 105 has a higher degree of danger as the power receiving capacity is smaller. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level larger as the power receiving capacity is smaller. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 5 and the storage battery risk level: 1, and the storage battery risk level becomes smaller than the inverter risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the storage battery 105 and turns on the relay 110.
  • ⁇ Setting Example 5 In view of current resistance> Each electrical component of the inverter 103 and the storage battery 105 has a higher degree of danger as the current resistance is smaller. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the current resistance is smaller. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 4 and the storage battery risk level: 2, and the storage battery risk level becomes smaller than the inverter risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the storage battery 105 and turns on the relay 110.
  • ⁇ Setting example 6 When considering the risk at the time of electric leakage> Normally, leakage from the storage battery 105 is difficult to cut off, whereas leakage from the inverter 103 can be cut off by an element or the like provided in the inverter 103. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the risk level at the time of electric leakage increases. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 2 and the storage battery risk level: 5, and the inverter risk level becomes smaller than the storage battery risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the inverter 103 and turns off the relay 110.
  • Example 7 When considering the severity of damage>
  • the storage battery 105 is a nickel hydride rechargeable battery, there is a risk of hydrogen gas being generated due to the damage of the storage battery 105. Therefore, the damage of the storage battery 105 has a great influence on the human body.
  • the risk level setting unit 108 sets each risk level as the severity of damage increases. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 2 and the storage battery risk level: 5, and the inverter risk level becomes smaller than the storage battery risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the inverter 103 and turns off the relay 110.
  • connection harness resistance is defined as a limit value of a current that can be passed to each electric component, and the risk of the electric components of the inverter 103 and the storage battery 105 increases as the connection harness resistance decreases. Therefore, the risk level setting unit 108 sets each risk level as the connection harness resistance is smaller. Therefore, for example, in the case of FIG. 2, the risk level setting unit 108 sets the inverter risk level: 4 and the storage battery risk level: 2, and the storage battery risk level becomes smaller than the inverter risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the storage battery 105 and turns on the relay 110.
  • Each risk level is set by adding the two risk levels, and the storage battery risk level becomes smaller than the inverter risk level. Therefore, the final output destination determination unit 109 determines the final output destination of the electric energy output from the electric motor 106 as the storage battery 105 and turns on the relay 110.
  • the risk level considering the characteristics of each electrical component is set for each electrical component of the inverter 103 and the storage battery 105, and the final output destination of the electrical energy is determined according to the set risk level. Therefore, it is possible to prevent damage to electrical components having a high degree of danger, and thus it is possible to maintain the safety of the vehicle 10 and ensure the safety of the user.
  • the electrical component for which the degree of risk is set may be an electric compressor or a PTC heater.
  • the configuration of the vehicle power supply device 100 according to this modification will be described with reference to FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the vehicle power supply device 100 as a modified example.
  • the vehicle power supply device 100 includes a cooling heat pump including an electric compressor 111, an expansion valve 112, a condenser 113, and an evaporator 114 in addition to the configuration shown in FIG.
  • the electric compressor 111 is supplied with power from the storage battery 105 and compresses the refrigerant.
  • the expansion valve 112 is a valve that expands the compressed refrigerant to lower the temperature of the refrigerant.
  • the condenser 113 and the evaporator 114 perform heat exchange between the refrigerant and air.
  • the vehicle power supply device 100 further includes a PTC heater 116 electrically connected from the storage battery 105 via the relay 115.
  • the PTC heater 116 is a kind of heater using a heating wire, and as its function, generates heat necessary for heating, detects the ambient temperature, and controls the amount of heat released.
  • the risk level setting unit 108 calculates the risk level of the electric compressor 111 or the PTC heater 116 based on the risk level table shown in FIG. Then, the final output destination determination unit 109 can calculate the risk level for each of the plurality of electrical components, and can determine the electrical component having the minimum risk level as the final output destination of the electrical energy.
  • the inverter eg, IGBT
  • the electric compressor 111 can be used as a power distribution destination.
  • the PTC heater 116 may be thought of as a variable resistance that changes its resistance value according to temperature.
  • the heating wire may be disconnected, but normally the PTC heater 116 is a kind of device that handles high voltage, and is isolated from the vehicle ground, so it is temporarily disconnected. Even then, the circuit is simply open and no current flows. For this reason, the PTC heater 116 can be used as a power distribution destination.
  • the electrical components for which the risk level is set are not limited to the inverter 103, the storage battery 105, and the DC / DC converter 104, and the risk level can be set for any electrical component included in the vehicle power supply device 100. Is possible.
  • the final output destination determination unit 109 determines the lowest output destination of the electrical energy output from the electric motor 106 from among the plurality of electrical components included in the vehicle power supply device 100 that has the lowest risk. .
  • the configuration in the case where the electric energy supplied from the power supply plug via the electrode included in the lid 101 is AC is described assuming a household power supply (FIG. 1).
  • a household power supply for example, DC electric energy of about 400 V is supplied from the connected power plug. Therefore, when charging by a charging stand is assumed, since the charger 102 that converts AC electrical energy into DC electrical energy is provided in the charging stand, the vehicle power supply device 100 does not need to include the charger 102. .
  • each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. Although referred to as LSI here, it may be referred to as IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • the present invention is suitable for a vehicle power supply device provided in a vehicle driven by electric energy accumulated in a storage battery.

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Abstract

　車両の安全性を保つ車両用電源装置。この装置では、危険度設定部（１０８）は、インバータ（１０３）が上記変換処理を行う場合の危険度（インバータ危険度）、および、蓄電池（１０５）が電気エネルギを蓄積する場合の危険度（蓄電池危険度）を設定し、最終出力先決定部（１０９）は、危険度設定部（１０８）によって設定された各危険度に基づいて、電動機（１０６）から出力される電気エネルギの最終出力先を決定し、リレー（１１０）のオン、オフを制御する。最終出力先決定部（１０９）は、電動機（１０６）から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池（１０５）に決定した場合はリレー（１１０）をオンにする一方、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ（１０３）に決定した場合はリレー（１１０）をオフにする。

Description

車両用電源装置
　本発明は、車両用電源装置に関する。
　従来の車両用電源装置としては、複数の電気負荷を所定数の群に分類し、電源から供給される電力を群ごとに定められた優先度（群優先度）に応じて各群に分配し、ある群に分配された電力をその郡内の電気負荷ごとに定められた優先度（負荷優先度）に応じてその郡内の各電気負荷に分配するものがある（例えば、特許文献１参照）。群優先度、負荷優先度は車両の暖機状態、車両周囲の外部照度などの車両状態に関する情報に基づいて算出される。
特開２００４－１４２６６２号公報
　しかしながら、上記従来の車両用電源装置では、電力の分配にあたっては、車両の暖機状態、車両周囲の外部照度などの車両状態しか考慮されておらず、電力を分配される各電気負荷の特性は考慮されていない。よって、上記従来の車両用電源装置では、その特性を考慮せずに電力を分配された電気負荷が、その電力に耐えられず破損してしまうおそれがある。近年の電気自動車では、電動機の動力源として使用される蓄電池の電圧が高電圧であるため、電力を分配された電気負荷が破損してしまうと、漏電等の事故により人体に影響を及ぼすおそれがある。つまり、上記従来の車両用電源装置では、車両の安全性を保てなくなるおそれがある。
　また、上記のように、電気自動車を利用する際の危険度は、従来の自動車に比べ格段に高くなっている。よって、近年の電気自動車では、利用者の安全性を確保することが最重要課題となる。
　本発明の目的は、車両の安全性を保って利用者の安全性を確保することができる車両用電源装置を提供することである。
　本発明の車両用電源装置は、車両に搭載される車両用電源装置であって、電気エネルギを出力する出力部と、前記電気エネルギを処理または蓄積する複数の電気部品と、前記複数の電気部品の各々が前記電気エネルギを処理または蓄積する場合の危険度を、前記複数の電気部品ごとに設定する設定部と、前記複数の電気部品ごとの前記危険度に基づいて、前記複数の電気部品のいずれを前記電気エネルギの最終出力先にするかを決定する決定部と、を具備する。
　本発明によれば、車両の安全性を保って利用者の安全性を確保することができる。
本発明の一実施の形態に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る危険度テーブル 本発明の一実施の形態の一変形例に係る車両用電源装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の一変形例に係る危険度テーブル
　以下、本発明の一実施の形態に係る車両用電源装置について図面を参照しながら説明する。
　図１は本実施の形態に係る車両用電源装置１００の構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、車両用電源装置１００は、車両１０に搭載されるものである。また、車両用電源装置１００は、蓋部１０１、充電器１０２、インバータ１０３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、蓄電池１０５、電動機１０６、補機バッテリ１０７、危険度設定部１０８、最終出力先決定部１０９、および、リレー１１０を備える。
　以下、蓄電池１０５の充電時の動作と、蓄電池１０５の放電時の動作とに分けて説明する。
　まず、蓄電池１０５の充電時の動作について説明する。
　＜蓄電池１０５の充電時の動作＞
　車両用電源装置１００は、蓋部１０１に備えられた電極に、車両１０の外部から給電プラグ（図示せず）を挿入されて電気エネルギの供給を受け、この電気エネルギを蓄電池１０５に蓄積することができる。また、蓄電池１０５には、後述するように、回生制動力発生時に電動機１０６によって変換された電気エネルギ（回生エネルギ）を蓄積することもできる。
　蓋部１０１は、車両１０の利用者により脱着、または、開閉可能なものである。車両１０の利用者は、この蓋部１０１に車両１０の外部から給電プラグを挿入して充電を開始する。蓋部１０１は電極を備えており、給電プラグを挿入されると給電プラグの電極と蓋部１０１の電極とが接触し、車両１０の外部からの電気エネルギの供給が可能となる。家庭用電源に接続された給電プラグからは例えば交流１００～２４０Ｖ程度の電気エネルギが供給される。
　給電プラグから蓋部１０１が備える電極を介して供給された電気エネルギは、充電器１０２へ入力される。給電プラグから供給される電気エネルギは通常、交流であるため、充電器１０２は、この交流の電気エネルギを直流の電気エネルギに変換して出力する変換処理を行う。直流に変換された電気エネルギは蓄電池１０５に蓄積される。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、充電器１０２が出力する直流の電気エネルギを変圧して出力する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、電気エネルギの変圧処理を行う。変圧された電気エネルギは補機バッテリ１０７に蓄積される。
　電動機１０６のシャフトは車両１０の駆動輪の車軸に連結され、車両１０の運動エネルギを電気エネルギに変換して回生制動力を発生させる。電動機１０６は、電動機１０６に備えられたロータが外力（車両１０の駆動輪の車軸の回転力）により回転させられると発電機となって電気エネルギを発生するため、車軸の回転による運動エネルギが電気エネルギに変換されると、車軸の回転に対する抵抗力である回生制動力が生じる。電動機１０６は、この電気エネルギをインバータ１０３に出力する。この電気エネルギは交流の電気エネルギである。
　インバータ１０３は、電動機１０６が出力する交流の電気エネルギを直流の電気エネルギに変換して出力する変換処理を行う。変換された直流の電気エネルギは、リレー１１０を介して蓄電池１０５に蓄積される。
　リレー１１０は、最終出力先決定部１０９によってオンにされると、インバータ１０３と蓄電池１０５とを電気的に接続する。また、リレー１１０は、最終出力先決定部１０９によりオフにされると、インバータ１０３と蓄電池１０５とを電気的に切断する。よって、リレー１１０がオンにされた場合、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先は蓄電池１０５になり、リレー１１０がオフにされた場合、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先はインバータ１０３になる。
　蓄電池１０５は、充電器１０２が出力する直流の電気エネルギ、および、インバータ１０３が出力する直流の電気エネルギを蓄積する。蓄電池１０５には、エネルギ密度の大きい二次電池（例えば、ニッケル水素充電池、リチウムイオン充電池等）、または、大容量のキャパシタを用いることができる。
　危険度設定部１０８は、インバータ１０３が上記変換処理を行う場合の危険度（インバータ危険度）、および、蓄電池１０５が電気エネルギを蓄積する場合の危険度（蓄電池危険度）を設定し、設定結果を最終出力先決定部１０９に出力する。これらの各危険度は、インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品が高電圧の電気エネルギの負荷に耐えられずに破損した場合の車両１０の安全性の低下度合いに基づいて設定される。例えば、インバータ１０３が破損した場合の車両１０の安全性の低下度合いが、蓄電池１０５が破損した場合の車両１０の安全性の低下度合いより大きければ、インバータ危険度は蓄電池危険度より大きくなる。また、車両１０の安全性は、各電気部品の破損した場合の感電等による人体への影響度の大きさで変化する。すなわち、人体への影響度が大きいほど、車両１０の安全性が損なわれる度合いが大きくなる。
　最終出力先決定部１０９は、危険度設定部１０８によって設定された各危険度に基づいて、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を決定し、リレー１１０のオン、オフを制御する。ずなわち、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定した場合はリレー１１０をオンにする一方、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定した場合はリレー１１０をオフにする。
　次いで、蓄電池１０５の放電時の動作について説明する。
　＜蓄電池１０５の放電時の動作＞
　蓄電池１０５に蓄積された電気エネルギは、例えば車両１０の駆動輪を駆動させるための動力源として、電動機１０６を動作させるための電力として使用される。電動機１０６をモータとして使用する場合は、インバータ１０３が、蓄電池１０５に蓄積された直流の電気エネルギを交流に変換して電動機１０６へ出力する。この場合、リレー１１０は最終出力先決定部１０９によってオンにされる。電動機１０６のシャフトは車両１０の駆動輪の車軸に連結されており、シャフトの回転により車両１０の駆動輪が回転する。
　また、蓄電池１０５に蓄積された電気エネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を介して、例えば、カーナビゲーション装置、カーオーディオなどのアクセサリ装置、および、パワーウインドウ、ＥＴＣ（登録商標）、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの電装品を動作させるための電力として使用される。さらに、蓄電池１０５に蓄積された電気エネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を介して、補機バッテリ１０７に蓄積されることもある。これらの場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は、蓄電池１０５が出力する直流の電気エネルギを変圧する。
　以上、蓄電池１０５の充電時および放電時の動作について説明した。
　次いで、危険度設定部１０８および最終出力先決定部１０９の詳細な動作について説明する。
　危険度設定部１０８は図２に示す危険度テーブルを有する。危険度テーブルには、互いに異なる観点の危険度が示されており、危険度設定部１０８はいずれかの観点に基づいて危険度テーブルを参照してインバータ危険度および蓄電池危険度の各危険度を設定する。
　上記のように、インバータ危険度および蓄電池危険度の各危険度は、インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品が高電圧の電気エネルギの負荷に耐えられずに破損した場合の車両１０の安全性の低下度合いに基づいて設定されるため、最終出力先決定部１０９は、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さい場合は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定してインバータ１０３に電気エネルギの負荷がかかるようにする一方で、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さい場合は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定して蓄電池１０５に電気エネルギの負荷がかかるようにする。また、最終出力先決定部１０９は、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さい場合は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３にするためにリレー１１０をオフにする一方で、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さい場合は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５にするためにリレー１１０をオンにする。
　以下、各危険度の設定例を挙げる。以下の設定例では、インバータ危険度および蓄電池危険度の各危険度を、１～５の５段階で相対的に設定する場合について説明する。なお、危険度の段階は５段階に限られず、任意の段階を採ることができる。危険度の定義としては、例えば、ＩＳＯ１２００－１で定めるリスクカテゴリを適用することが可能である。
　＜設定例１：車両１０に搭載されてからの経過時間を観点とする場合＞
　インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、車両１０に搭載されてからの経過時間が長くなるほど劣化して（経年劣化）、電力受入容量、許容温度等が小さくなって危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、車両１０に搭載されてからの経過時間が長いほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：３、蓄電池危険度：１と設定し、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定し、リレー１１０をオンにする。
　＜設定例２：許容温度を観点とする場合＞
　インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、一般に温度が高くなるほど危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、許容温度が低いほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：２、蓄電池危険度：３と設定し、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定し、リレー１１０をオフにする。
　＜設定例３：許容湿度を観点とする場合＞
　インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、一般に湿度が高くなるほど危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、許容湿度が低いほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：２、蓄電池危険度：３と設定し、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定し、リレー１１０をオフにする。
　＜設定例４：電力受入容量を観点とする場合＞
　インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、電力受入容量が小さいほど危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、電力受入容量が小さいほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：５、蓄電池危険度：１と設定し、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定し、リレー１１０をオンにする。
　＜設定例５：電流耐性を観点とする場合＞
　インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、電流耐性が小さいほど危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、電流耐性が小さいほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：４、蓄電池危険度：２と設定し、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定し、リレー１１０をオンにする。
　＜設定例６：漏電時の危険度を観点とする場合＞
　通常、蓄電池１０５からの漏電は遮断困難であるのに対し、インバータ１０３からの漏電はインバータ１０３に備えられた素子等により遮断可能である。そこで、危険度設定部１０８は、漏電時の危険度が大きいほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：２、蓄電池危険度：５と設定し、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定し、リレー１１０をオフにする。
　＜設定例７：破損時の深刻度を観点とする場合＞
　蓄電池１０５がニッケル水素充電池である場合、蓄電池１０５の破損により水素ガスの発生のおそれがあるため、蓄電池１０５の破損は人体への影響度が大きい。一方で、インバータ１０３の破損は、車両１０の停止をもたらすにすぎないため、蓄電池１０５の破損に比べて人体への影響度が小さい。そこで、危険度設定部１０８は、破損時の深刻度が大きいほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：２、蓄電池危険度：５と設定し、インバータ危険度が蓄電池危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先をインバータ１０３に決定し、リレー１１０をオフにする。
　＜設定例８：接続ハーネス耐性を観点とする場合＞
　接続ハーネス耐性は各電気部品へ流すことができる電流の限界値として定義され、インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品は、接続ハーネス耐性が小さいほど危険度が大きくなる。そこで、危険度設定部１０８は、接続ハーネス耐性が小さいほど各危険度を大きく設定する。よって例えば図２の場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：４、蓄電池危険度：２と設定し、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定し、リレー１１０をオンにする。
　以上、危険度の設定例１－８について説明した。
　なお、上記設定例１－８は適宜組み合わせて実施することも可能である。
　例えば、設定例１と設定例２とを組み合わせて実施する場合、危険度設定部１０８は、インバータ危険度：３＋２＝５、蓄電池危険度：１＋３＝４と、設定例１の危険度と設定例２の危険度とを加算して各危険度を設定し、蓄電池危険度がインバータ危険度より小さくなる。よって、最終出力先決定部１０９は、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先を蓄電池１０５に決定し、リレー１１０をオンにする。
　このように、本実施の形態によれば、インバータ１０３および蓄電池１０５の各電気部品に対し各電気部品の特性を考慮した危険度を設定し、設定した危険度に従って電気エネルギの最終出力先を決定するため、危険度が高い電気部品の破損を防ぐことができ、よって、車両１０の安全性を保って利用者の安全性を確保することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明した。
　以下、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
　まず、図３および図４を用いて一変形例について説明する。
　上記実施の形態において、危険度が設定される電気部品は、電動コンプレッサ、またはＰＴＣヒータであってもよい。図３を用いて、本変形例に係る車両用電源装置１００の構成について説明する。図３は、変形例としての車両用電源装置１００の構成例を示すブロック図である。
　車両用電源装置１００は、図１に示す構成の他に、電動コンプレッサ１１１、膨張弁１１２、コンデンサ１１３、およびエバポレータ１１４で構成された冷房用のヒートポンプを備える。電動コンプレッサ１１１は、蓄電池１０５から給電され、冷媒を圧縮する。膨張弁１１２は、圧縮された冷媒を膨張させて冷媒を低温にする弁である。コンデンサ１１３およびエバポレータ１１４は、冷媒と空気とで熱交換を行う。
　車両用電源装置１００はさらに、蓄電池１０５からリレー１１５を経由して電気的に接続されたＰＴＣヒータ１１６を備える。ＰＴＣヒータ１１６は、電熱線を用いたヒータの一種であり、その機能としては、暖房の際に必要な熱を発生させ、かつ、周辺温度を検出し、放熱量を制御する。
　このような構成の車両用電源装置１００において、危険度設定部１０８は、電動コンプレッサ１１１、または、ＰＴＣヒータ１１６の危険度を、図４に示す危険度テーブルに基づいて算出する。そして、最終出力先決定部１０９は、複数の電気部品について各々、危険度を算出し、最小の危険度となる電気部品を電気エネルギの最終出力先に決定することができる。
　＜電動コンプレッサ１１１のリスクについて＞
　電動コンプレッサを、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先に決定することも可能である。
　電動コンプレッサ１１１は、破壊されたとしても、空調機能がなくなるだけで、リスクは他の機器と比較して小さい。また、最大で例えば６ｋＷｈもの電力を消費することが可能であり、その電力は、熱として放出することが可能である。
　さらに、高い電力を投入されたことにより電動コンプレッサ１１１が備えるモータの回転数が大きくなり冷媒の高圧が上がりすぎた場合でも、電動コンプレッサ１１１にあらかじめ具備されている圧力逃がし弁等（図示せず）により、搭乗員に対して害が及ぼされないように冷媒を車室外に排出することも可能である。
　また、電動コンプレッサ１１１に大きな電流が印加された場合、電動コンプレッサ１１１が備えるモータを制御するインバータ（例えば、ＩＧＢＴ）の破損が考えられる。しかし、通常の電動コンプレッサは半密閉型であるため、インバータが破損しても外部への影響は少ない。このため、電動コンプレッサ１１１を電力の分配先とすることが可能である。
　＜ＰＴＣヒータ１１６のリスクについて＞
　ＰＴＣヒータ１１６を、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先に決定することも可能である。ＰＴＣヒータ１１６は、温度により抵抗値が変化するいわば可変抵抗と考えてもよい。
　電力を投入されたことにより車室内温度が上昇することになるが、搭乗員への影響は小さい。さらに大きな電力が投入された場合には、電熱線の断線が考えられるが、通常、ＰＴＣヒータ１１６は、高電圧を扱うデバイスの一種として、車両のグランドとは絶縁されているため、仮に断線をしても単に回路がオープンとなるのみで電流は流れない。このため、ＰＴＣヒータ１１６を電力の分配先とすることが可能である。
　以上で、図３および図４を用いた一変形例についての説明を終える。その他の変形例を以下に説明する。
　例えば、上記実施の形態では危険度が設定される電気部品をインバータ１０３および蓄電池１０５の２つの電気部品としたが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４についても危険度を設定してもよい。すなわち、危険度設定部１０８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４が上記変圧処理を行う場合の危険度（ＤＣ／ＤＣコンバータ危険度）をさらに設定してもよい。この場合、最終出力先決定部１０９は、インバータ１０３、蓄電池１０５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０４のうち危険度が最も小さいものを、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先に決定する。
　また、危険度が設定される電気部品は、インバータ１０３、蓄電池１０５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１０４に限定されず、車両用電源装置１００が備えるいずれの電気部品に対しても危険度を設定することが可能である。つまり、本発明では、最終出力先決定部１０９は、車両用電源装置１００が備える複数の電気部品のうち危険度が最も小さいものを、電動機１０６から出力される電気エネルギの最終出力先に決定する。
　また、上記実施の形態では、家庭用電源を想定し、給電プラグから蓋部１０１が備える電極を介して供給される電気エネルギが交流の場合の構成を説明したが（図１）、充電スタンドに接続された給電プラグからは例えば４００Ｖ程度の直流の電気エネルギが供給される。よって、充電スタンドによる充電を想定した場合には、交流の電気エネルギを直流の電気エネルギに変換する充電器１０２は充電スタンドに備えられるため、車両用電源装置１００は充電器１０２を備える必要はない。また、家庭用電源または充電スタンドと、充電器１０２との間の電気エネルギの受け渡しは、電磁誘導を用いた非接触充電によって行ってもよい。
　また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
　また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
　２０１１年３月２９日出願の特願２０１１－０７２２７４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明は、蓄電池に蓄積された電気エネルギで駆動する車両に備えられる車両用電源装置等に好適である。
　１０　車両
　１００　車両用電源装置
　１０１　蓋部
　１０２　充電器
　１０３　インバータ
　１０４　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　１０５　蓄電池
　１０６　電動機
　１０７　補機バッテリ
　１０８　危険度設定部
　１０９　最終出力先決定部
　１１０　リレー
　１１１　電動コンプレッサ
　１１２　膨張弁
　１１３　コンデンサ
　１１４　エバポレータ
　１１５　リレー
　１１６　ＰＴＣヒータ

Claims (11)

  1. 　車両に搭載される車両用電源装置であって、
    　電気エネルギを出力する出力部と、
    　前記電気エネルギを処理または蓄積する複数の電気部品と、
    　前記複数の電気部品の各々が前記電気エネルギを処理または蓄積する場合の危険度を、前記複数の電気部品ごとに設定する設定部と、
    　前記複数の電気部品ごとの前記危険度に基づいて、前記複数の電気部品のいずれを前記電気エネルギの最終出力先にするかを決定する決定部と、
    　を具備する車両用電源装置。
  2. 　前記出力部は、前記車両が制動されるときの運動エネルギを交流の電気エネルギに変換して出力する電動機であり、
    　前記複数の電気部品は、前記交流の電気エネルギを直流の電気エネルギに変換して出力する変換処理を行うインバータ、および、前記直流の電気エネルギを蓄積する蓄電池を含み、
    　前記設定部は、前記インバータが前記変換処理を行う場合の第１危険度、および、前記蓄電池が前記直流の電気エネルギを蓄積する場合の第２危険度を設定し、
    　前記決定部は、
    　前記第１危険度が前記第２危険度より小さい場合は、前記インバータを前記電気エネルギの最終出力先に決定し、
    　前記第２危険度が前記第１危険度より小さい場合は、前記蓄電池を前記電気エネルギの最終出力先に決定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  3. 　前記出力部は、前記車両が制動されるときの運動エネルギを交流の電気エネルギに変換して出力する電動機であり、
    　前記複数の電気部品は、前記交流の電気エネルギを直流の電気エネルギに変換して出力する変換処理を行うインバータ、前記直流の電気エネルギを蓄積する蓄電池、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ、および、通電により発熱するヒータを含み、
    　前記設定部は、前記インバータが前記変換処理を行う場合の第１危険度、前記蓄電池が前記直流の電気エネルギを蓄積する場合の第２危険度、前記電動コンプレッサが前記直流の電気エネルギを蓄積する場合の第３危険度、および、前記ヒータが前記直流の電気エネルギを蓄積する場合の第４危険度を設定し、
    　前記決定部は、
    　前記複数の電機部品のうち、前記第１危険度乃至第４危険度のうち最小の危険度となる前記電気部品を前記電気エネルギの最終出力先に決定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  4. 　前記設定部は、前記危険度を、前記複数の部品の各々における、前記車両に搭載されてからの経過時間に基づいて設定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  5. 　前記設定部は、前記車両に搭載されてからの経過時間が長いほど前記危険度を大きく設定する、
    　請求項４記載の車両用電源装置。
  6. 　前記設定部は、前記危険度を、前記複数の部品の各々における、許容温度、許容湿度、および、電力受入容量の少なくとも一つに基づいて設定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  7. 　前記設定部は、前記電力受入容量が小さいほど前記危険度を大きく設定する、
    　請求項６記載の車両用電源装置。
  8. 　前記設定部は、前記危険度を、前記複数の部品の各々における、電流耐性、および、接続ハーネス耐性の少なくとも一つに基づいて設定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  9. 　前記設定部は、前記電流耐性が小さいほど、または、前記接続ハーネス耐性が小さいほど前記危険度を大きく設定する、
    　請求項８記載の車両用電源装置。
  10. 　前記設定部は、前記危険度を、前記複数の部品の各々における、漏電時の危険度、および、破損時の深刻度の少なくとも一つに基づいて設定する、
    　請求項１記載の車両用電源装置。
  11. 　前記設定部は、前記漏電時の危険度が大きいほど、または、前記破損時の深刻度が大きいほど前記危険度を大きく設定する、
    　請求項１０記載の車両用電源装置。
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