WO2022091631A1 - 車両用電源装置 - Google Patents

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大介 槇尾
耕一 山野上
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Definitions

  • the present invention is a power supply device mounted on a vehicle, which includes a high-voltage power storage means particularly used for driving and the like, and a low-voltage power supply for supplying an electric load other than for driving, and from the high-voltage power storage means. It is configured to obtain the low voltage power supply via the step-down means.
  • Patent Document 1 a vehicle power supply device according to the proposal of the present applicant is known (Patent Document 1). According to this, in a configuration in which a predetermined power storage element group is selectively connected to a low voltage electric load from a high voltage power supply formed by connecting power storage elements in series to convert power from high voltage to low voltage. By switching the power storage element group at a high voltage, the switching loss of the switching means is made substantially zero.
  • the voltage of the electric power storage means for driving the vehicle is from a low voltage of about 48 volts to a system using a high voltage of about 600 volts.
  • the human body is a vehicle in a voltage range exceeding 60 volts. It is necessary to consider the prevention of electric shock accidents when touching the electric circuit part connected to the power storage means. Therefore, in a general high-voltage system of a vehicle, a DC-DC converter equipped with an isolation transformer is arranged between the high-voltage part and the low-voltage part as shown in FIG. 1, and the high-voltage circuit is connected to the vehicle body.
  • the configuration is such that the human body does not get an electric shock even if it touches any part of the circuit portion including the high voltage storage means.
  • the low potential side of the load means 50 which is a low voltage circuit, is generally 1. Since it is connected to the vehicle body as a body ground of a 2-volt power supply, if any one or more of the switch means 30 to 35 is closed, the power storage means 20a to be connected in series on the high voltage side. Since some of the connection points of 20L are directly connected to the vehicle body, an electric shock occurs when the human body touches the high voltage circuit. Specifically, assuming that the total series voltage of the power storage means 20a to 20L is 480 volts, touching between the positive potential side of the power storage means 20a and the vehicle body at the moment when the switch means 35 is closed causes 480 volts to the human body. It is conceivable that an electric shock accident may occur due to the application of a high voltage.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and in a vehicle power supply device mounted on a vehicle and obtaining a low voltage power supply from a high voltage power supply via a step-down means, the voltage on the high voltage side is the electric shock limit of the human body. Even when the system exceeds 60 volts, electric shock accidents can be prevented without using insulating means such as a transformer, and approximately 100% power conversion efficiency can be easily obtained in the power conversion function to the low voltage side. It provides a power supply for vehicles.
  • a high voltage is obtained by connecting an electric load operating at a predetermined low voltage and a plurality of power storage elements constituting each node (group node) for supplying the predetermined low voltage in series.
  • a high-voltage power supply that obtains a DC power supply, a high-voltage load device connected to the high-voltage power supply via a wire harness, and a plurality of nodes provided corresponding to each node that supplies the predetermined low voltage to the electric load.
  • the voltage is supplied by turning on the switch means and the switch means for supplying the voltage from at least one node and turning off the switch means for supplying the voltage from the other node, and once all the switch means are supplied.
  • the control of turning on the switch means of the node that supplies the voltage next and turning off the switch means that supplies the voltage from the other node is repeated in sequence.
  • the control means for supplying voltage from the power storage element, the breaking means for cutting off the electric circuit between the high voltage power supply and the high voltage load device, and the leakage current between the high voltage power supply and the ground potential are detected.
  • a leak detecting means for transmitting a signal to the control means is provided. Then, the control means determines a signal transmitted from the leakage detection means during the dead time period when the plurality of switching means are all off, and when the leakage current is equal to or higher than a predetermined current, the control means determines the signal. It is characterized by holding a state in which the blocking means is turned off for a predetermined period of time.
  • a plurality of power storage elements constituting the node having n (n: natural number) and the predetermined low voltage are connected in series (n ⁇ N (N: N:). Natural number) ) Connect to obtain a DC power supply with a high voltage N times the predetermined low voltage.
  • control means controls the switch means so as to periodically change the plurality of selected nodes.
  • control means determines the node to be selected so that the charge / discharge states of the plurality of power storage elements are substantially uniform.
  • control means determines the selective holding time of each node so that the charge / discharge states of the plurality of power storage elements become substantially uniform.
  • the time for connecting any of the nodes to the electric load by the switching means and the duration of the leakage current flowing from the high voltage power supply to the human body are the time for electric shock to the human body. It was set to be less than the time when the accident occurred.
  • the duration during which the switching means connects each node and the electric load is inversely proportional to the voltage value of the high voltage power supply, or the leakage detection.
  • the duration is inversely proportional to the current value detected by the means.
  • control means fixes the cutoff means to an off state when the leakage detection value of the leakage detection means is equal to or higher than a predetermined current value.
  • control means holds a state in which the cutoff means is off for a predetermined time when the leakage detection value of the leakage detection means is equal to or higher than a predetermined current value. The operation of turning on the blocking means is repeated again.
  • the control means turns off the cutoff means, and the leakage detection value is the first threshold value.
  • the operation of turning on the blocking means is repeated again.
  • the product of the period in which each node and the electric load are connected and the leakage detection value of the leakage detection means is 0.003 amperes ⁇ 1.
  • the switching means is controlled so as to be less than a second.
  • control means determines a cycle for switching the node selected by the switching means so that the magnitude of the charge / discharge depth in each node of the power storage element is equal to or less than a predetermined value. Set below or below the value.
  • a capacitor is connected in parallel with the electric load.
  • the dead time period or the capacitance value of the capacitor is such that the voltage drop applied to the electric load during the dead time period is equal to or less than a predetermined value.
  • a capacitor is arranged in parallel with each node of the power storage element.
  • four series storage elements may be selected in a croup manner and connected to an electric load.
  • a plurality of power storage elements constituting a node having a predetermined low voltage with n (n: natural number) are connected in series (n ⁇ N (N: natural number)). Then, a DC power supply having a high voltage N times a predetermined low voltage is obtained. Therefore, it is possible to efficiently supply a high voltage and a predetermined low voltage by using all the power storage elements.
  • control means since the control means periodically changes the node selected by the switching means from the plurality of power storage elements, some of the power storage elements connected in series are connected. It is possible to prevent a problem that only the power storage element is discharged and the other power storage elements are overcharged.
  • control means determines the node to be selected so that the charge / discharge states of the plurality of power storage elements are substantially uniform, when the plurality of power storage elements are charged / discharged in series. It can also have a known cell balance function that is required.
  • the control means determines the selective holding time of each node so that the charge / discharge states of the plurality of power storage elements become substantially uniform.
  • the selective holding time of each node is determined so that the discharge time is short for the node selected from. It can also have a known cell balance function required when charging / discharging a plurality of power storage elements in series.
  • the duration of the leakage current flowing from the high voltage power supply to the human body is the duration of the electric shock accident of the human body during the period in which each node is connected to the low voltage electric load by the switching means. Since it is set to less than the time when the occurrence occurs, it is possible to eliminate the damage to the human body even when a person touches the circuit part of the high voltage power supply.
  • the control means sets the period for connecting each node and the electric load by the switching means to the duration inversely proportional to the voltage value of the high voltage power supply or the leakage current value to the human body.
  • the duration is set to be inversely proportional.
  • the control means fixes the cutoff means to the off state.
  • the control means when the leakage detection value of the leakage detection means is equal to or more than a predetermined current value, the control means holds the state in which the cutoff means is off for a predetermined time such as 0.5 seconds, and then the control means. The operation of turning on the blocking means again is repeated. A sufficient pause time is provided for the electric shock current to the human body to ensure safety, and even if a temporary leakage current occurs due to a failure of each part of the vehicle body, power is supplied from the high voltage power supply to the high voltage load device. Will resume, so the vehicle function can be maintained.
  • the leakage detection value of the leakage detection means when the leakage detection value of the leakage detection means is equal to or higher than the first threshold value of, for example, 0.003 amperes, after turning off the switching means, the leakage detection value is, for example, 0.001 amperes.
  • the second threshold value When the value becomes equal to or less than the second threshold value, the operation of turning on the switching means is repeated.
  • the high voltage power supply should be cut off, and if the leakage detection value is small and the electric shock current drops to a safe value, the high voltage power supply should be connected again. The safety of the human body is ensured, and even if a temporary leakage current occurs due to a failure of each part of the vehicle body, the power supply from the high voltage power supply to the high voltage load device is resumed, so the vehicle function is maintained. can do.
  • control means sets the switching means so that the product of the period for connecting each node and the electric load and the leakage detection value of the leakage detection means is 0.003 ampere ⁇ 1 second or less.
  • control means sets the cycle for switching the node selected by the switching means to a predetermined value or less so that the magnitude of the charge / discharge depth in each node of the power storage element becomes a predetermined value or less. do. It is possible to minimize the decrease in the life of the power storage element due to the excessive charge / discharge depth of each power storage element.
  • the electric load is supplied by the control means to the switching means by supplying electric power from the capacitor during the so-called dead time period in which the connection between all the nodes and the electric load is disconnected. It is possible to prevent the voltage supplied to the power supply from dropping. The voltage supplied to the electric load can be kept stable.
  • the capacitor having a small internal impedance is arranged in parallel with the series node of the power storage element, it is sufficiently small immediately after the switching means switches the connection to an arbitrary node.
  • the capacitor can be charged with the power supply impedance, that is, a large current, and it is possible to suppress a decrease in the voltage supplied to the electric load.
  • the high-potential side and the low-potential when connecting a plurality of power storage elements in series to an electric load by a switching means from each node of a high-voltage power supply to obtain a high-voltage DC power supply.
  • AC power is supplied to the electric load by alternately reversing the polarity with the side at predetermined periods. It can supply AC power for the use of household appliances that require commercial power in the vehicle.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the basic structure of the power-source device for a general vehicle. It is a figure which shows the basic structure of the power supply device for a vehicle which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 1 It is a figure which shows one Embodiment of the power supply device for a vehicle which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining the power loss of a switching element. It is a figure explaining the power loss of a switching element. It is a figure explaining the charge / discharge depth of a power storage element. It is a figure which shows the other embodiment of the power supply device for a vehicle which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining the method of supplying AC power to an electric load. It is a figure which shows the embodiment which was configured to boost the voltage of a power storage element.
  • FIG. 2 is a basic embodiment of the present invention, wherein the vehicle power supply device 1 is charged by a power generation means (not shown) mechanically connected to a drive mechanism mounted on the vehicle and traveling by an engine and a motor. It is composed of power storage elements 1a to 40d composed of secondary batteries, switching means S1a to S40b, control means 200, electric leakage detecting means 100, and blocking means 500 and 501. Further, the vehicle power supply device 1 operates at 12 volts, and one end on the negative potential side is connected to an electric load 300 electrically connected to the vehicle body, and the high voltage load device 400 is connected via wire harnesses W1 and W2. To supply the power of the high-voltage power storage elements 1a to 40d to the high-voltage load device 400.
  • FIG. 2 the figures of the power storage elements 3b to 39d, the switching means S3b to S39a connected to the power storage elements, and the portion where the switching means and the control means 200 are connected are omitted.
  • the power generation means is driven by an engine (not shown) in order to supply the electric power required for the vehicle electrical components, and when the vehicle is reduced, the kinetic energy at the time of reduction is regenerated via the drive mechanism to charge the power storage elements 1a to 40d. It works as it does.
  • Each node of the power storage elements 1a to 40d is, for example, a lithium ion battery having a charging voltage of 3 V. All the nodes of the power storage elements 1a to 40d are connected in series, and the required voltage 1 of the electric load 300 is 1.
  • a high-voltage power supply of 480 volts in total is formed, where 40 is a multiple N with respect to 2 volts.
  • the high-voltage power supply is supplied to the high-voltage load device 400 including a motor, an inverter, etc. mounted on the vehicle, and acts to assist the driving torque of the engine.
  • the nodes 1a to 1d are used as the first group node, the nodes 2a to 2d are used as the second group node, the nodes 3a to 3d are used as the third group node, and finally 40a.
  • the nodes from 40d to 40d are designated as the 40th group nodes, and the switching means S1a to S40b are connected to both ends of each group node.
  • group nodes may simply be referred to as nodes.
  • 200 is a control means and acts to control the on / off state of the switching means S1a to S40b and the on / off state of the cutoff means 500 and the cutoff means 501.
  • the control means 200 turns on the switching means S1a and S2a and connects the electric load 300 and the first group node of the power storage element for the Ton time. At this time, the switching means other than the switching means S1a and S2a are turned off. Since the switching means S2a is connected to the positive electrode side of the first group node and the switching means S1a is connected to the negative electrode side of the first group node, a DC voltage of 12 volts is applied to the electric load 300 during Ton. It will be.
  • the control means 200 keeps all the above-mentioned switching means S1a to S40b off during the period Td shown in FIG.
  • the reason for providing the time Td is that, for example, when the switching means S1a and the switching means S1b are turned on at the same time, the switching means S1a, the switching means S1b, and the nodes 1a, 1b, 1c, and 1d of the power storage element are formed. This is because an excessive current flows through the closed circuit, resulting in damage to the switching means or wasteful consumption of the charging power of each power storage element.
  • the switching means S1a to S40b actually respond when a signal for controlling the on / off of each switching means is transmitted from the control means 200. It is known that a time delay will occur by the time. Therefore, the control means 200 requires a sufficient waiting time Td from turning off the desired switching means to turning on the other switching means. This Td is called a dead time, and in the case of a general MOSFET, several tens of nanoseconds to several microseconds are required.
  • the control means 200 turns on the switching means S1a and S2a between Tons and connects to the electric load 300 to provide the required voltage 12 to the electric load 300.
  • the bolt is supplied, and then, in the second group node, it is connected to the electric load 300 between Tons via the switching means S1b and S3a, and in the third group node, it is connected to the ton via the switching means S2b and S4a.
  • T in FIG. 3 is repeated as one cycle so as to be connected to the electric load 300 during Ton via the switching means S39b and S40b. Since it is assumed that the electric load 300 is continuously supplied with the DC power of 12 volts, the charge / discharge state of each of the first to 40th power storage element group nodes can be kept substantially uniform.
  • the leakage detecting means 100 is connected to both ends of the power storage elements 1a to 40d via the terminal T102 and the terminal T101, and is grounded to the vehicle body via the terminal T103.
  • the leakage detection means controls the leakage detection value from the terminal T100 to the larger of the current flowing between the terminal T101 and the ground terminal T103 and the current flowing between the terminal T102 and the ground terminal T103. It is configured to output to.
  • the terminal T101 and the terminal T102 are floating with respect to the vehicle body, so that the leakage detection value is 0 amperes.
  • the resistance value of the human body is about 5 K ⁇ , so that a leakage current is detected between the terminal T102 and the ground terminal T103.
  • the leakage detection value ILeak of is larger than 0 amperes.
  • the control means 200 incorporates the leakage detection value ILeak into the terminal T200 of the control means 200 via the terminal T100 of the leakage detection means 100, and when it is detected that the leakage is equal to or higher than the predetermined value ILth, FIG. 4 shows.
  • the blocking means 500 and the blocking means 501 are turned off during the turn.
  • the time Turn is set to infinity, and after that, the blocking means 500 and 501 may be kept off.
  • the Toff is set to, for example, about 0.5 seconds, and the blocking means 500 and 50 are set. 1 and may be turned on again.
  • the cutoff means 500 and 501 are turned on again, if the leakage detection value ILeek of the leakage detection means 100 in the dead time period Tdn exceeds ILth, it is determined that the human body is still in contact with the high voltage circuit. Then, as shown by the broken line showing the action of the blocking means 500 and 501 in FIG. 4, the blocking means 500 and 501 are turned off again to repeat on and off.
  • the cutoff means 500 and 501 When the interruption means 500 and 501 are turned on again, if the leakage detection value ILeek of the leakage detection means 100 in the dead time period Tdn is less than ILth, it is determined that the human body is not in contact with the high voltage circuit. As shown by the solid line showing the operation of the cutoff means 500 and 501 in FIG. 4, the cutoff means 500 and 501 hold the on state and restart the supply of electric power to the high voltage load device 400.
  • the cutoff means 500 and 501 Since the high voltage power supply supplied to the outside from the power storage elements 1a to 40d is cut off by the cutoff means 500 and 501, the high voltage current does not flow through the human body and electric shock can be prevented.
  • a housing By surrounding the vehicle power supply device 1 with a housing (not shown), it is possible to prevent a human body from touching the inside of the vehicle power supply device 1 and receiving an electric shock.
  • the control means 200 detects that the leakage resistance value RLak is equal to or higher than the first threshold value RLth1, the cutoff means 500 and the cutoff means 501 are continuously turned off. Then, when it is detected that the RLeak becomes larger than the first threshold value ILth1 and equal to or less than the second threshold value RLth2, the blocking means 500 and 501 may be turned on again.
  • the power generation means limits the charging voltage of the power storage element so that the voltage obtained by connecting the entire nodes of the power storage elements 1a to 40d in series has a predetermined maximum value.
  • the current consumption of the electric load 300 is not constant, and may change significantly in a short time depending on the operating state of the driver, for example, as in the case of electric power steering.
  • the switching means S1a to S40b are controlled by the control means 200 and the first group node to the 40th group node of the power storage element are switched at equal intervals, a difference may occur in the charging state of each group node. ..
  • control means 200 preferentially connects the high voltage group node to the electric load 300 while monitoring the voltage of each group node of the power storage element via the terminals T201, T202, T203 to T239, and T240 shown in FIG.
  • the charging state of each storage element group (group node) is kept substantially uniform by selectively switching the storage element group (group node) to be discharged so that the group node having a low voltage is not connected to the electric load 300. be able to.
  • the control means 200 monitors the voltage of each group node of the power storage element via the terminals T201, T202, T203 to T239, and T240 shown in FIG. Charging of the power storage element group (group node) so that the period in which the switching means is turned on is set long for the node and the period in which the switching means is turned on is set short for the group node having a low voltage. It is also possible to individually calculate and control Ton1 to Ton40 from the amount and the value of the current flowing through the electric load 300. As a result, the charging state of each power storage element group (group node) can be kept substantially uniform.
  • the action of the earth leakage detecting means 100 is to determine the presence or absence of electric shock due to the contact of the human body with the high voltage portion during the period Ton when any two of the switching means S1a to S40b of FIG. 4 are on.
  • the earth leakage detection means 100 and the earth leakage detection means 501 are detected depending on whether or not the leakage detection value of the leakage detection means 100 in the dead time period Td at the moment when any two of the switching means are turned off is ILth or more. Since and is turned off, the maximum time that the electric shock current actually flows to the human body is Ton.
  • the Ton time needs to be within the range in which the electric shock current determined by the voltage value of the high voltage power supply by the power storage elements 1a to 40d and the resistance value of the human body and the human body reaction expected from the duration thereof are harmless to the human body. It is generally said that there is no fatal human reaction if the electric shock time is 0.1 seconds or less when the current value is 30 mA. That is, it is said that the maximum value of the product of the electric shock current and the electric shock time is 0.003 amperes seconds in order to suppress the reaction to a safe human body.
  • the maximum electric shock current is about 100 mA from the voltage value of the high voltage power supply of 480 volts and the human body resistance of 5 K ⁇ , and the electric shock time without harm to the human body is calculated to be 0.03 seconds or less. Therefore, the maximum value of Ton during the period when any two of the switching means S1a to S40b are on is set to 0.001 seconds, which is a small value with sufficient margin.
  • a system equipped with a vehicle's high-voltage power supply is not only when the human body touches the high-voltage circuit part, but also temporarily leaks due to leakage of the mounted electronic parts, malfunction of the insulating part, vibration during running, etc. Current may flow. In such a case, if the power supply from the high voltage power source to the high voltage load device 400 is completely stopped by the action of the control means 200, the function of each part may be lost while the vehicle is running, which may be dangerous.
  • the control means 200 sets the state in which the cutoff means 500 and 501 are off when the leakage detection value ILeek of the leakage detection means 100 is equal to or higher than the predetermined current value ILth. After holding for a second or longer, the operation of turning on the blocking means 500 and 501 was repeated.
  • the control means 200 holds the cutoff means 500 and 501 off for 0.5 seconds or longer, and then cuts off again.
  • the energization time Ton after restarting is shortened in inverse proportion to the voltage value of the high voltage power supply by the power storage elements 1a to 40d, and / or the leakage detecting means 100 determines. It is desirable to shorten it in inverse proportion to the detected leakage current value.
  • the leakage is not caused by the vehicle but is an electric shock to the human body
  • the higher the voltage of the high-voltage power supply the shorter the energization time to the human body, and / or the larger the electric shock current of the human body, the longer the energization time to the human body. Is shortened, which improves safety.
  • control means 200 switches each group node in the period T to supply a predetermined low voltage power supply to the electric load 300, and the power generation means (not shown) is a series storage element 1a to 4 It is assumed that the battery is constantly charged so that the total voltage of 0d becomes a predetermined value.
  • the group node is in a discharged state due to the current flowing through the electric load 300 during the on period.
  • the charging voltage drops.
  • the charging current is supplied from the power generation means so that the total voltage of all the storage elements 1a to 40d becomes constant, so that the voltage changes in the increasing direction.
  • the difference between the maximum voltage and the minimum voltage at the specific group node is the so-called charge / discharge depth, and when this width becomes large, the life of the power storage element is shortened.
  • the electric load 300 selectively selects the electric storage element group (group node) by the control means 200 from the viewpoint of the life of the electric storage element as well as shortening the ton. It can be seen that the time Ton connected to the device should be shortened and the control cycle T that goes through the selection of all the energy storage element groups (group nodes) should be shortened.
  • the switching loss in the switching means S1a to S40b is such that the voltage V across the switching means in the on-transition process of each switching means in the open state is accompanied by the on-operation.
  • the current I increases in conjunction with the decrease.
  • the switching loss occurs during the dead time Td
  • the average value of the switching loss with respect to the control cycle T of the control means 200 is Td / T. Therefore, the control cycle T should be shortened as described above. Therefore, there is a problem that the switching loss becomes excessive.
  • the voltage VL applied to the electric load 300 during the dead time Td period shown in FIG. 3 is 0 volt during the period when the switching means S1a to S40b are all off. Therefore, since the power supplied to the electric load 300 is momentarily interrupted, there is a problem that the low voltage vehicle electric load is momentarily stopped.
  • a capacitor 310 is arranged in parallel with the electric load 300.
  • the voltage charged in the capacitor 310 continues to be supplied to the electric load 300, so that the voltage VL does not drop to 0 volt, but is limited to a slight voltage drop from the peak voltage as shown by the broken line VLa in FIG. be able to.
  • the amount of voltage drop in this case is determined by the current flowing through the electric load 300, the capacity of the capacitor 310, and the dead time Td. When the dead time Td and the current flowing through the electric load 300 are fixed, the capacitor 310 The larger the capacity, the smaller the amount of VLa drop.
  • the amount of VLa drop is determined by the capacity of the capacitor 310, the dead time Td, and the current value flowing through the electric load 300, if the capacity of the capacitor 310 is specified, the dead time Td is shortened. Needless to say, the amount of VLa drop can be reduced.
  • the total voltage of the series storage elements in the group node of the storage elements connected by turning on any of the switching means is 12 volts.
  • the voltage of the capacitor 310 is approximately 12 volts, the voltage across the switching means can be set to approximately 0 volts when the switching means is in the open state, so that the switching loss in this case is shown in FIG. As shown in the above, since the current I increases while the voltage V remains approximately 0 volt, the loss I ⁇ V becomes extremely small.
  • the voltage of one group node of the power storage element is output as a voltage to be supplied to the electric load 300, and the voltage of each group node is obtained by utilizing the fact that the capacitor 310 holds the voltage of the group node. If is the same, the voltage of each group node for switching all group nodes and the voltage of the electric load 300 (capacitor 310) are the same, so that the operation of the switching means is so-called ZVS (known zero volt switching). In theory, no switching loss will occur.
  • the switching loss is not generated at the time of stepping down from the high voltage power supply to the low voltage power supply, the heat loss generated by the switching element used for stepping down is extremely reduced, and the output is 2.5 kW in the experiments of the inventors.
  • the power conversion efficiency was 99.5%, which made it possible to significantly reduce the system cost, such as eliminating the need for a heat sink.
  • the control means 200 does not stop the power supply to the high voltage load device 400 due to the leakage current detection caused by the vehicle, and at the same time avoids the danger due to the electric shock current to the human body.
  • the detected value ILeak is equal to or higher than the predetermined current value ILth
  • the shutoff means 500 and 501 are kept off for, for example, 0.5 seconds (predetermined time) or longer, and then the cutoff means 500 and 501 are turned on again. repeat.
  • the high voltage so as to maintain the voltage supplied to the high voltage load device 400 even during the stop period. It is preferable to dispose a capacitor (not shown) having a desired capacitance in parallel with the voltage load device 400.
  • capacitors 601 and 602 are used at both ends of each storage element group (group node) formed by connecting four nodes of the storage elements 1a to 40d in series. ⁇ 640 were connected and configured.
  • the power storage element has an equivalent series resistance value of several tens of m ⁇ as an internal resistance (not shown) when, for example, a lithium ion battery is adopted. Therefore, in the case of four series power storage elements in one group node in the present embodiment, an internal resistance of about 100 m ⁇ is provided for each group node of the power storage element.
  • the electrical time constant of the rising portion is the capacitance of the capacitor 310.
  • the rising waveform of VL when the capacitor 310 is charged by the internal resistance of the power storage element has a large time constant and a low voltage state continues for a long time. Further, since this is repeated in the period T, it causes a factor that the average value of the voltage supplied to the electric load 300 decreases, so it is desirable that the time constant is as small as possible.
  • the equivalent series resistance of a capacitor as a capacitance element is as small as several m ⁇ . Therefore, when the capacitors 601 and 602 to 640 are connected in parallel with each group node of the power storage element as in the present embodiment, the internal resistance of the power storage element is apparently reduced, and the capacitor 310 is charged by the internal resistance. As shown by VLc in FIG. 3, the rising waveform of VL in this case has a small time constant and a short state in which the voltage is low. Since this is repeated in the period T, the decrease in the average value of the voltage supplied to the electric load 300 is small, and the accuracy of the voltage supplied to the electric load 300 is improved.
  • the power storage element 180 lithium-ion batteries having a cell voltage of 3 volts are connected in series, and the total voltage is 540 volts.
  • the 60 power storage elements are regarded as one group node, and the whole is divided into three group nodes G1 to G3, and the voltage of each group node is switched every 1 millisecond by the switching means to supply the commercial power supply load.
  • the selected group node is G1
  • G2 is selected and supplied to the commercial power load
  • the storage element group for connecting to the commercial power load. Operate the switching means so that the polarity of (group node) is reversed.
  • the vehicle power supply device selectively connects a predetermined power storage element group (group node) to a low voltage electric load from a high voltage power supply formed by connecting power storage elements in series.
  • group node a predetermined power storage element group
  • the charge / discharge depth of the power storage element is reduced and the life is improved.
  • the switching loss of the switching means for switching can be made substantially zero, it has an excellent feature that the weight and cost of the member required for heat dissipation of the switching element can be significantly improved.
  • dangerous human body reaction can be suppressed even when the human body touches the high voltage power supply circuit part without using means such as an isolated DC-DC converter.
  • the voltage of the power storage element can be boosted and supplied to the electric load means.
  • the capacitor is a node, and the voltage of the power storage element is charged to each node, so that the boosted power is taken out from the capacitors connected in series.

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Abstract

【課題】　車両に搭載され高圧電源から降圧手段を介して低電圧電源を得る車両用電源装置において、トランス等の絶縁手段を用いることなく人体の感電を防止する。 【解決手段】　蓄電素子を直列に接続して形成した高圧電源から、所定の蓄電素子グループを選択的に低電圧電気負荷と接続することによって、高電圧から低電圧へと電力変換を行う構成において、該蓄電素子グループを低電圧電気負荷と接続していないデッドタイム期間中に高圧電源からの漏電電流を測定し、所定値以上の時に高電圧電源から高電圧負荷装置への電力供給を遮断することで感電を防止する。

Description

車両用電源装置
　本発明は、車両に搭載される電源装置であって、特に走行駆動等に用いる高圧蓄電手段と、走行駆動用以外の電気負荷へ供給する低電圧電源とを具備するとともに、該高圧蓄電手段から降圧手段を介して前記低電圧電源を得るがごとく構成したものである。
　上記電源装置として、本出願人の提案に係る車両用電源装置が公知である（特許文献１）。これによると、蓄電素子を直列に接続して形成した高圧電源から、所定の蓄電素子グループを選択的に低電圧電気負荷と接続することで、高電圧から低電圧へと電力変換を行う構成において、該蓄電素子グループを高 で切り替えることによってスイッチング手段のスイッチング損失を略ゼロにしたものである。
特開２０１８－２６９７３号公報
　車両の走行駆動用電力蓄電手段の電圧は４８ボルト程度の低電圧から６００ボルト程度の高電圧を用いたシステムまで様々な実施形態があり、一般的に６０ボルトを超える電圧範囲においては人体が車両の蓄電手段と接続された電気回路部分に触れた際の感電事故防止に配慮することが必要である。
　その為、車両の一般的な高電圧システムにおいては図１に示すように高電圧部位と低電圧部位との間に絶縁トランスを備えたＤＣ－ＤＣコンバータを配置すると共に、高電圧回路は車体との直接接続を避けて負電位回路と正電位回路の双方をフローティングとすることで、人体が高電圧蓄電手段を含む回路部分のいずれの部位に触っても感電しない構成となっている。
　ここで、特許文献１によると、低電圧回路である負荷手段５０の低電位側は一般的に１
２ボルト電源のボディーアースとして車体に接続されることになるから、スイッチ手段３０～３５の内、いずれか１つ以上が閉じている場合には高電圧側の直列に接続された蓄電手段２０ａ～２０Ｌの接続点のどこかが車体と直接接続されるので、人体が高電圧回路に触れると感電する。具体的には、蓄電手段２０ａ～２０Ｌの直列合計電圧が仮に４８０ボルトであるとして、スイッチ手段３５が閉じている瞬間に蓄電手段２０ａの正電位側と車体との間に触れると人体に４８０ボルトの高電圧が印加されて感電事故が発生する可能性が考えられる。
　本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、車両に搭載され高電圧電源から降圧手段を介して低電圧電源を得る車両用電源装置において、高電圧側の電圧が人体の感電限界である６０ボルトを超えるシステムとした場合においても、トランス等の絶縁手段を用いることなく感電事故を防止することができ、且つ低電圧側への電力変換機能において容易に略１００％の電力変換効率を得る車両用電源装置を提供するものである。
　請求項１の発明による車両用電源装置は、所定低電圧で作動する電気負荷と、前記所定低電圧を供給する各ノード（グループノード）を構成する複数の蓄電素子を直列に接続して高電圧の直流電源を得る高電圧電源と、ワイヤーハーネスを介して高電圧電源と接続された高電圧負荷装置と、前記電気負荷に前記所定低電圧を供給する各ノードに対応して設けられた複数のスイッチ手段と、少なくとも１つのノードからの電圧を供給する前記スイッチ手段をオンし、他のノードからの電圧を供給する前記スイッチ手段をオフにすることで電圧を供給するとともに、一旦全てのスイッチ手段をオフにするデッドタイム期間を設けた後、次に電圧を供給するノードの前記スイッチ手段をオンとし、他のノードからの電圧を供給するスイッチ手段をオフにする制御を順次繰り返すことで、全ての蓄電素子から電圧を供給させる制御手段と、前記高電圧電源と高電圧負荷装置との間の電気回路を遮断する遮断手段と、高電圧電源と接地電位との間の漏電電流を検出して前記制御手段に信号を送出する漏電検出手段と、を備える。そして、前記制御手段が、前記複数のスイッチング手段が全てオフ状態である前記デッドタイム期間に前記漏電検出手段から送出される信号を判定し、漏電電流が所定の電流以上である場合には、前記遮断手段をオフにした状態を所定期間保持することを特徴とする。
　請求項２の発明による車両用電源装置では、前記高電圧電源は、ｎ個（ｎ：自然数）で前記所定低電圧となるノードを構成する複数の蓄電素子を直列に（ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数）
）個接続して、前記所定低電圧のＮ倍の高電圧の直流電源を得る。
　請求項３の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記選択する複数のノードを周期的に変更するように前記スイッチ手段を制御する。
　請求項４の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、前記選択するノードを決定する。
　請求項５の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、各ノードの選択保持時間を決定する。
　請求項６の発明による車両用電源装置では、前記スイッチング手段によって前記各ノードのいずれかと前記電気負荷とを接続する時間を、前記高電圧電源から人体に流れる漏電電流の継続時間が、人体の感電事故が起きる時間未満となるように設定した。
　請求項７の発明による車両用電源装置では、前記スイッチング手段が前記各ノードと前記電気負荷とを接続している時間を、前記高電圧電源の電圧値に反比例した継続時間、又は、前記漏電検出手段が検出する電流値に反比例した継続時間とする。
　請求項８の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、前記遮断手段をオフの状態に固定する。
　請求項９の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、前記遮断手段がオフである状態を所定の時間保持した後
、再度、前記遮断手段をオンとする動作を繰り返す。
　請求項１０の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が第一の閾値以上の時、前記遮断手段をオフとし、該漏電検出値が第一の閾値より小さい第二の閾値以下となった場合に、再度、前記遮断手段をオンとする動作を繰り返す。
　請求項１１の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、前記各ノードと前記電気負荷とを接続している期間と前記漏電検出手段の漏電検出値との積が０．００３アンペア×１秒以下となるように前記スイッチング手段を制御する。
　請求項１２の発明による車両用電源装置では、前記制御手段は、蓄電素子の各ノードにおける充放電深度の大きさが所定値以下となるように、前記スイッチング手段が選択するノードを切り替える周期を所定値以下に設定する。
　請求項１３の発明による車両用電源装置では、前記電気負荷と並列にコンデンサが接続される。
　請求項１４の発明による車両用電源装置では、デッドタイム期間、又は、前記コンデンサの容量値は、該デッドタイム期間中に前記電気負荷に印加される電圧の低下幅が所定値以下となるように設定される。
　請求項１５の発明による車両用電源装置では、蓄電素子の各ノードと並列にコンデンサが配設される。
　請求項１６の発明による車両用電源装置では、前記複数の蓄電素子を直列に接続して高電圧の直流電源を得る高電圧電源の前記各ノードから、前記スイッチング手段によって前記電気負荷と接続する際の高電位側と低電位側との極性を所定期間ごとに交互に反転することによって、該電気負荷へ交流電力を供給する。
　請求項１、請求項２の発明によれば、低電圧電源の電圧をＶＬとすると、蓄電素子を直列に接続した高電圧電源の電圧ＶＨはＶＬ×Ｎ（Ｎは自然数）であって、且つ該蓄電素子の個数はＮ×ｎ（ｎは自然数）であるので、例えばＶＬを１２ボルトとして、Ｎ＝４０とした場合、ＶＨは４８０ボルトとなるとともに、ｎ＝４とすると合計でＮ×ｎ＝１６０個の直列蓄電素子で高圧電源を構成することになると同時に、該蓄電素子１個当たりの電圧は３ボルトとなる。
　そこで、１２ボルトの低電圧電源を得る為には４個の直列蓄電素子をクループ的に選択して電気負荷と接続すれば良い。
　しかるに、４８０ボルトの高圧電源から１２ボルトの低電圧電源を得る為に、公知のスイッチング電源回路等によるＤＣ－ＤＣコンバータを用いる必要はなく、直列に接続された蓄電素子の各ノード（グループノード）から選択的に電気負荷と接続する単純なスイッチング手段によって降圧を実現可能である。
　従って、スイッチング手段の構成が簡略化可能であるとともに、公知のスイッチング損失やインダクターから発生する損失を大幅に低減できるから、降圧のための電力損失を低減して放熱構造を簡略化し、その結果、かかる降圧のための装置を含む電源装置の重量とコストを低減できる。
　ここで、高電圧電源の直列に接続された蓄電素子のノードの一部がスイッチング手段を介して低電圧回路、即ち車体の金属部位と接続されるから、高電圧電源回路部位に触れると人体に感電電流が流れる。
　しかしながら制御手段は、全てのスイッチング手段がオフとなったデッドタイム期間中に高電圧電源から人体を介して流れる電流を漏電検出手段の測定電流値として検出し、その値が所定値以上である場合には、車両用電源装置から外部と接続されたワイヤーハーネスを介して高電圧負荷装置と接続した電気回路を切り離す遮断手段をオフ状態として保持するので感電事故を防止することができる。
　請求項２の発明によれば、高電圧電源は、ｎ個（ｎ：自然数）で所定低電圧となるノードを構成する複数の蓄電素子を直列に（ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数））個接続して、所定低電圧のＮ倍の高電圧の直流電源を得る。このため、全ての蓄電素子を用いて効率的に高電圧と所定低電圧とを供給することができる。
　請求項３の発明によれば、制御手段によって、スイッチング手段が複数の蓄電素子の中から選択するノードを周期的に変更させるようにしたから、直列に接続された蓄電素子の内、一部の蓄電素子だけが放電してその他の蓄電素子が過充電となるといった不具合を防止することができる。
　請求項４の発明によれば、制御手段は、複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、選択するノードを決定するから、複数の蓄電素子を直列にして充放電する際に必要となる公知のセルバランス機能を兼ね備えることができる。
　請求項５の発明によれば、制御手段は、複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、各ノードの選択保持時間を決定する。複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、充電量の大きい蓄電素子の中から選択するノードに対しては放電時間が長くなるように、逆に充電量の小さい蓄電素子の中から選択するノードに対しては放電時間が短くなるように、各ノードの選択保持時間を決定する。複数の蓄電素子を直列にして充放電する際に必要となる公知のセルバランス機能を兼ね備えることができる。
　人体に高電圧を印加すると、５ミリアンペア以下の電流値であれば人体への影響がないとされている。これよりも大きな電流域ではその継続時間によって人体反応が変化することが知られており、電流値が大きくなる程に短時間の感電で人体が障害を受ける。
　従って、一般的な商用電源に用いられる漏電遮断器においては３０ミリアンペア×０．
１秒の漏電検出感度が設定されている。
　そこで、請求項６の発明によれば、制御手段は、スイッチング手段によって各ノードと低電圧の電気負荷とを接続する期間は、高電圧電源から人体に流れる漏電電流の継続時間が人体の感電事故が起きる時間未満としたから、人が高電圧電源の回路部位に触れた場合においても人体への障害を無くすことができる。
　請求項７の発明によれば、制御手段は、スイッチング手段によって各ノードと電気負荷とを接続する期間を、高電圧電源の電圧値に反比例した継続時間か、又は、人体への漏電電流値に反比例した継続時間となるように設定される。高電圧電源の電圧値か、又は人体への漏電電流値が高く人体の感電電流が大きい場合には、人体への通電時間、すなわち感電時間を短くすることができるのでより安全性が向上する。
　請求項８の発明によれば、制御手段は、漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、遮断手段をオフの状態に固定する。これによって、高電圧電源からの漏電を検出した場合には、該高電圧電源から外部へ接続される電気回路を遮断するのでより安全性が向上する。
　請求項９の発明によれば、制御手段は、漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、遮断手段がオフである状態を０．５秒等の所定時間以上保持した後、遮断手段を再度オンとする動作を繰り返す。人体への感電電流に対して十分な休止時間を持たせて安全性を確保すると共に、車体各部の故障によって一時的な漏電電流が発生したとしても高電圧電源から高電圧負荷装置への電力供給が再開するので、車両機能を維持することができる。
　請求項１０の発明によれば、漏電検出手段の漏電検出値が、例えば０．００３アンペアとした第一の閾値以上の時スイッチング手段をオフとした後、漏電検出値が例えば０．００１アンペアとした第二の閾値以下となった場合には再度スイッチング手段をオンとする動作を繰り返す。漏電検出値が大きく人体への感電電流が大きい危険な領域においては高電圧電源を遮断し、漏電検出値が小さく感電電流が安全な値まで低下した場合には、再度高電圧電源を接続するように構成したから、人体の安全性が確保されるとともに車体各部の故障によって一時的な漏電電流が発生したとしても高電圧電源から高電圧負荷装置への電力供給が再開するので、車両機能を維持することができる。
　請求項１１の発明によれば、制御手段が、各ノードと電気負荷とを接続する期間と漏電検出手段の漏電検出値との積が０．００３アンペア×１秒以下となるようにスイッチング手段を制御する。一般的な商用電源で採用される漏電遮断器の規格０．０３アンペア×０
．１秒以下と同程度の安全水準を確保することができる。
　請求項１２の発明によれば、制御手段は、蓄電素子の各ノードにおける充放電深度の大きさが所定値以下となるように、前記スイッチング手段が選択するノードを切り替える周期を所定値以下に設定する。各蓄電素子の充放電深度が過大になることによる該蓄電素子の寿命低下を最小限に留めることができる。
　請求項１３の発明によれば、制御手段がスイッチング手段に対して、全てのノードと電気負荷との間の接続を切り離す所謂デッドタイムの期間中に、コンデンサから電力を供給することで該電気負荷へ供給される電圧が低下するのを抑止することができる。該電気負荷へ供給する電圧を安定に保つことができる。
　請求項１４の発明によれば、スイッチング手段が切り替わる前後の電気負荷に印加される電圧を保持できるから、該スイッチング手段がオンとなる直前の該スイッチング手段両端の電位差が無くなってスイッチング損失を排除できるという効果がある。
　次に、スイッチング手段が任意のノードに対して接続の切り替えを行った直後において、蓄電素子の内部抵抗が大きい場合には、電気負荷と並列に接続したコンデンサを充電する為に多くの時間を要する。
　その為、スイッチング手段が切り替わるタイミングにおける電気負荷へ供給される電圧の低下が避けられない。
　そこで、請求項１５の発明によれば、蓄電素子の直列ノードと並列に内部インピーダンスの小さいコンデンサを配設したから、スイッチング手段が任意のノードに対して接続の切り替えを行った直後に、十分小さい電源インピーダンス、即ち大きな電流で該コンデンサを充電でき、電気負荷へ供給される電圧の低下を抑制することが可能である。
　請求項１６の発明によれば、複数の蓄電素子を直列に接続して高電圧の直流電源を得る高電圧電源の各ノードから、スイッチング手段によって電気負荷と接続する際の高電位側と低電位側との極性を所定期間ごとに交互に反転することによって、該電気負荷へ交流電力を供給する。車両において商用電源を必要とする家庭用電気製品を使用するための交流電源を供給することができる。
一般的な車両用電源装置の基本的構成を表す図である 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の基本的構成を表す図である 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の基本的動作を表すタイミングチャ　　ートである 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の漏電検出を説明する図である 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の漏電検出を説明する図である 蓄電素子各ノードの電圧を測定する構成を表す図である 各ノードの選択保持時間を表した図である 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の一実施態様を表す図である スイッチング素子の電力損失を説明した図である スイッチング素子の電力損失を説明した図である 蓄電素子の充放電深度を説明した図である 本発明の実施形態に係る車両用電源装置の他の実施態様を表す図である 電気負荷へ交流電力を供給する方法を説明した図である 蓄電素子の電圧を昇圧する構成とした実施態様を示す図である
　以下、各図を参照しながら本発明の車両用電源装置の実施態様について説明する。
　図２は、本発明にかかる基本的な実施態様であり、車両用電源装置１は、車両に搭載してエンジンとモータによって走行を行う駆動機構と機械的に連結された図示しない発電手段によって充電される二次電池からなる蓄電素子１ａ～４０ｄと、スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂ、制御手段２００、漏電検出手段１００、遮断手段５００、５０１とから構成される。また、車両用電源装置１は１２ボルトで作動するとともに負電位側の一端が車体と電気的に接続された電気負荷３００と接続されるとともに、ワイヤーハーネスＷ１、Ｗ２を介して高電圧負荷装置４００と接続して高電圧の蓄電素子１ａ～４０ｄの電力を高電圧負荷装置４００へ供給する。
　尚、図２においては蓄電素子３ｂから３９ｄ、及びそれら蓄電素子と接続されるスイッチング手段Ｓ３ｂからＳ３９ａ、さらに該スイッチング手段と制御手段２００とが接続される部位の図は省略してある。
　発電手段は、車両電装品に必要な電力を供給する為、図示しないエンジンによって駆動されるとともに、車両の減 時には駆動機構を介して減 時の運動エネルギーを回生して蓄電素子１ａ～４０ｄを充電するが如く作用する。
　蓄電素子１ａ～４０ｄの各ノードは、例えば充電電圧３Ｖのリチウムイオン電池であり
、該蓄電素子１ａから４０ｄの全ノードを直列に接続して、電気負荷３００の要求電圧１
２ボルトに対する倍数Ｎを４０として、合計４８０ボルトの高圧電源が形成される。また、該高圧電源は車載されたモータ、インバータ等から成る高電圧負荷装置４００へ供給して、エンジンの駆動トルクをアシストするように作用する。これによって、車両の力行時には、減 時に回生したエネルギーを再利用して走行できるから車両の走行燃費向上を図ることが可能になる。
　蓄電素子１ａ～４０ｄは、１ａから１ｄのノードを第１のグループノードとして、２ａから２ｄのノードを第２のグループノードとして、３ａから３ｄのノードを第３のグループノードとして、最終的に４０ａから４０ｄのノードを第４０のグループノードとして、それぞれ各グループノードの両端部へスイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂを接続してある
。
尚、蓄電素子１ａ～４０ｄのノード総個数は、倍数Ｎ＝４０に各グループノード内の個数ｎ＝４を掛け合わせて、合計はＮ×ｎ＝１６０個としてある。請求項中で、グループノードは単にノードとして参照される場合がある。
　ここで、第１から第４０の各グループノードにおける直列蓄電素子の合計電圧は３ボルト×４＝１２ボルトとなる。
　図２において、２００は制御手段でありスイッチング手段Ｓ１ａからＳ４０ｂのオン／オフ状態と遮断手段５００、遮断手段５０１のオン／オフ状態とを制御するように作用する。
　制御手段２００は、図３に示す如くスイッチング手段Ｓ１ａとＳ２ａとをオンにして電気負荷３００と蓄電素子の第１グループノードをＴｏｎ時間の間接続する。この時、スイッチング手段Ｓ１ａとＳ２ａ以外のスイッチング手段はオフとなっている。スイッチング手段Ｓ２ａは第１グループノードの正極側とつながっており、スイッチング手段Ｓ１ａは第１グループノードの負極側とつながっているから、Ｔｏｎの間、電気負荷３００に１２ボルトの直流電圧が印加されることになる。
　次に制御手段２００は、図３に示す期間Ｔｄの間、前述したすべてのスイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂをオフに維持する。該時間Ｔｄを設ける理由は、例えばスイッチング手段Ｓ１ａとスイッチング手段Ｓ１ｂとが同時にオンする期間があると、該スイッチング手段Ｓ１ａとスイッチング手段Ｓ１ｂと蓄電素子のノード１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとで形成される閉回路に過大な電流が流れて、スイッチング手段の破損或いは、各蓄電素子の充電電力を無駄に消費するといった事態を招くからである。
　スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂとして、例えば公知のＭＯＳＦＥＴを採用した場合には、制御手段２００から各スイッチング手段のオン／オフを制御する信号を送出した際に、実際に該スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂが応動するまでに時間遅れが発生することが知られている。従って、制御手段２００は所望のスイッチング手段をオフにしてから、他のスイッチング手段をオンするまでに十分な待ち時間Ｔｄを要する。このＴｄをデッドタイムと称し、一般的なＭＯＳＦＥＴの場合数十ナノ秒から数マイクロ秒が必要である
。
　以上のようにして制御手段２００は、蓄電素子の第１グループノードにおいては、スイッチング手段Ｓ１ａ、Ｓ２ａをＴｏｎの間オンにして、電気負荷３００と接続することによって該電気負荷３００へ要求電圧の１２ボルトを供給し、続いて第２グループノードにおいては、スイッチング手段Ｓ１ｂ、Ｓ３ａを介してＴｏｎの間、電気負荷３００と接続し、さらに第３グループノードにおいては、スイッチング手段Ｓ２ｂ、Ｓ４ａを介してＴｏｎの間、電気負荷３００と接続し、最終的に第４０グループノードにおいては、スイッチング手段Ｓ３９ｂ、Ｓ４０ｂを介してＴｏｎの間、電気負荷３００と接続するが如く、図３のＴを１周期として繰り返し、電気負荷３００へ１２ボルトの直流電力の供給を続けるように作用するものとしたから第１から第４０の各蓄電素子グループノードの充放電状態を略均一に保つことができる。
　次に図２及び図４を参照して、漏電検出手段１００の作用を説明する。
漏電検出手段１００は端子Ｔ１０２と端子Ｔ１０１とを介して蓄電素子１ａ～４０ｄの両端と接続するとともに、端子Ｔ１０３を経由して車体へ接地してある。ここで、該漏電検出手段は端子Ｔ１０１と接地端子Ｔ１０３との間に流れる電流と、端子Ｔ１０２と接地端子Ｔ１０３との間に流れる電流のうち、大きい方の漏電検出値を端子Ｔ１００から制御手段２００へ出力するように構成してある。
　スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂの全てがオフである期間において、端子Ｔ１０１と端子Ｔ１０２とは車体に対してフローティングとなっているから上記漏電検出値は０アンペアとなっている。ところが、蓄電素子４０ｄの正極側、即ちＴ１０１側に人体が触れると、該人体の抵抗値が５ＫΩ程度であることから端子Ｔ１０２と接地端子Ｔ１０３との間に漏電電流が検出される。
　従って、図４に示す如くスイッチング手段Ｓ１ａとＳ２ａとがオフとなって、該スイッチング手段Ｓ１ａとＳ２ａとを含む全てのスイッチング手段がオフであるデットタイム期間Ｔｄ１における漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋは０アンペアである。しかし、スイッチング手段Ｓ１ｂとＳ３ａとがオンとなっている期間に人体が高電圧部位に触れると該スイッチング手段Ｓ１ｂとＳ３ａとを含む全てのスイッチング手段がオフとなるデットタイム期間Ｔｄ２における漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋは０アンペアより大きくなる。
　制御手段２００は、上記漏電検出手段１００の端子Ｔ１００を介して制御手段２００の端子Ｔ２００へ漏電検出値ＩＬｅａｋを取り込んでおり、ＩＬｅａｋが所定の値ＩＬｔｈ以上であることを検出した場合、図４に示すように遮断手段５００と遮断手段５０１とをＴｏｆｆの期間中オフにする。時間Ｔｏｆｆは無限大とし、これ以降は遮断手段５００と
５０１はオフ状態を維持しても良い。
或いは、図４で示す如くＴｏｆｆを例えば０．５秒程度に設定し、遮断手段５００と５０
１とを再度オンにしても良い。
遮断手段５００、５０１を再度オンにした際に、デッドタイム期間Ｔｄｎにおける漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋがＩＬｔｈを超えている場合には、未だ人体が高電圧回路に接触していると判断され、図４の遮断手段５００、５０１の作用を表す破線の如く、該遮断手段５００、５０１は再度オフとなることでオンとオフを繰り返す。
遮断手段５００、５０１を再度オンにした際に、デッドタイム期間Ｔｄｎにおける漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋがＩＬｔｈ未満である場合には、人体が高電圧回路に接触していないと判断され、図４の遮断手段５００、５０１の作用を表す実線の如く、該遮断手段５００、５０１はオン状態を保持して高電圧負荷装置４００への電力の供給を再開する。
　遮断手段５００と５０１とによって、蓄電素子１ａ～４０ｄから外部に供給される高電圧電源が遮断されるから、人体を経由して高電圧電流が流れることが無くなり感電を防止することができる。尚、車両用電源装置１は図示しない筐体で囲むことによって、該車両用電源装置１の内部に人体が触れて感電することが防止されている。
　さらに別の実施態様として、図５に示すように制御手段２００は、漏電抵抗値ＲＬｅａｋが第一の閾値ＲＬｔｈ１以上であることを検出した場合、遮断手段５００と遮断手段５０１とをオフ状態として継続し、その後ＲＬｅａｋが前記第一の閾値ＩＬｔｈ１より大きい第二の閾値ＲＬｔｈ２以下となったことを検出した場合に遮断手段５００と５０１とを再度オンにしても良い。
　次に、図示しない発電手段は、蓄電素子１ａから４０ｄのノード全体を直列にした電圧が所定の最大値になるように、該蓄電素子の充電電圧を制限している。
　一方で、電気負荷３００の消費電流は一定ではなく、例えば電動パワーステアリングのように運転者の操作状態によって短時間で大きく変化する場合がある。この場合、制御手段２００によってスイッチング手段Ｓ１ａからＳ４０ｂの制御を行い、蓄電素子の第１グループノードから第４０グループノードを等間隔で切り替えると、各グループノードの充電状態に差異が発生することがある。
　しかるに、制御手段２００は図６に示す端子Ｔ２０１、Ｔ２０２、Ｔ２０３～Ｔ２３９、Ｔ２４０を介して蓄電素子の各グループノードの電圧をモニターしながら、電圧の高いグループノードを優先的に電気負荷３００と接続し、電圧の低いグループノードは電気負荷３００と接続しないように、放電すべき蓄電素子グループ（グループノード）を選択的に切り替えることによって各蓄電素子グループ（グループノード）の充電状態を略均一に保つことができる。
　別の実施態様として、図７に示すように制御手段２００は図６に示す端子Ｔ２０１、Ｔ２０２、Ｔ２０３～Ｔ２３９、Ｔ２４０を介して蓄電素子の各グループノードの電圧をモニターしながら、電圧の高いグループノードに対してはスイッチング手段をオンとしている期間を長く設定し、電圧の低いグループノードに対してはスイッチング手段をオンとしている期間を短く設定するように、該蓄電素子グループ（グループノード）の充電量と電気負荷３００へ流れる電流値とからＴｏｎ１～Ｔｏｎ４０を個別に算出して制御することもできる。これによって各蓄電素子グループ（グループノード）の充電状態を略均一に保つことができる。
　漏電検出手段１００の作用は前述の如く、図４のスイッチング手段Ｓ１ａからＳ４０ｂのいずれか２つがオンとなっている期間Ｔｏｎの間に人体が高電圧部位に接触したことによる感電の有無を、該いずれか２つのオンとなっているスイッチング手段がオフになった瞬間のデッドタイム期間Ｔｄにおける漏電検出手段１００の漏電検出値がＩＬｔｈ以上であるか否かによって検出して遮断手段５００と遮断手段５０１とをオフにするものとしたから、実際に人体への感電電流が流れる時間は最大でＴｏｎとなる。
しかるに、Ｔｏｎの時間は蓄電素子１ａから４０ｄによる高電圧電源の電圧値と人体の抵抗値とから決まる感電電流とその継続時間から想定される人体反応が、人体に無害である範囲内である必要があって、一般的には電流値が３０ミリアンペアの時に感電時間が０．１秒以下であれば致命的な人体反応は無いとされている。
　即ち、安全な人体反応に抑制するには感電電流と感電時間との積の最大値が０．００３アンペア秒であるとされている。
　その為、本実施態様においては高電圧電源の電圧値４８０ボルトと人体抵抗５ＫΩとから最大感電電流は約１００ミリアンペアであると仮定し、人体に危害の無い感電時間は０．０３秒以下と計算されるから、スイッチング手段Ｓ１ａからＳ４０ｂのいずれか２つがオンとなっている期間Ｔｏｎの最大値は十分に余裕を持って小さな値である０．００１秒と設定した。
　車両の高電圧電源を備えたシステムは、人体が高電圧回路部位へ触れた場合のみならず、搭載される電子部品のリークや絶縁部分の機能不良、及び走行中の振動等によって一時的に漏電電流が流れる場合がある。そのような場合に、制御手段２００の作用によって高電圧電源から高電圧負荷装置４００への電力供給が完全に停止すると、車両が走行中に各部機能を喪失して危険な場合がある。
　そこで本実施態様によれば、前述の如く制御手段２００は、漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋが所定の電流値ＩＬｔｈ以上の時、遮断手段５００と５０１とがオフである状態を０．５秒以上保持した後、再度遮断手段５００と５０１とをオンとする動作を繰り返すが如く構成した。
　これによって、車体の電源装置各部の故障等によって一時的な漏電電流が発生したとしても高電圧電源から高電圧負荷装置４００への電力供給が再開するので車両機能が回復して走行安全性を維持することができる。また、遮断手段５００、５０１がオフである状態を０．５秒以上とすれば、漏電電流が車両の故障に伴うものでは無く、実際には人体の感電による場合であっても人体への致命的な影響を無くすことができる。
　ここで、制御手段２００は、漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋが所定の電流値ＩＬｔｈ以上の時、遮断手段５００、５０１がオフである状態を０．５秒以上保持した後、再度遮断手段５００、５０１をオンとする動作を繰り返す際に、再開した後の通電時間Ｔｏｎは、蓄電素子１ａから４０ｄによる高電圧電源の電圧値に反比例して短くするか、及び／又は漏電検出手段１００が検出した漏電電流値に反比例して短くすることが望ましい。これによって、漏電が車両起因ではなく人体の感電であった場合は、高電圧電源の電圧が高い程人体への通電時間が短くなり、及び／又は人体の感電電流が大きい程人体への通電時間が短くなるのでより安全性が向上する。
　次に、本発明の実施形態に係る車両用電源装置１において、制御手段２００がスイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂを切り替えて、蓄電素子１ａ～４０ｄの各グループノードを切り替える周期に関し、図１１に従って説明する。
　尚、制御手段２００は各グループノードを周期Ｔで切り替えて電気負荷３００へ所定の低電圧電源を供給しているものとし、また図示しない発電手段は、直列蓄電素子１ａ～４
０ｄの合計電圧が所定の値となるように常時充電しているものとする。
　ここで、該制御手段２００によって選択された蓄電素子のグループノードは、例えば図１１の第１グループノードを例にすると、オン期間には電気負荷３００を流れる電流によって当該グループノードが放電状態となって充電電圧が降下していく。同時に、非選択グループノードにおいては、全蓄電素子１ａ～４０ｄの合計電圧が一定になるように、発電手段から充電電流が供給されているので、増加方向へ電圧が変化する。この時の、特定グループノードにおける最大電圧と最低電圧の差が所謂充放電深度であり、この幅が大きくなると蓄電素子の寿命が低下する。
　しかるに、前述した人体感電時の人体反応を抑制する為に、Ｔｏｎを短くするのと同様に、蓄電素子寿命の観点からも制御手段２００によって蓄電素子グループ（グループノード）を選択的に電気負荷３００と接続している時間Ｔｏｎを短くするとともに全蓄電素子グループ（グループノード）の選択を一巡する制御周期Ｔを短くするべきであることが判る。
　ところが、本実施態様においてはスイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂにおけるスイッチング損失は図９に示すように各スイッチング手段のオン遷移過程において、該スイッチング手段が開放状態の時の両端電圧Ｖが、オン動作に伴って減少するのに連動して電流Ｉが増加する。この時の損失Ｉ×Ｖは、例えば蓄電素子の各グループノードの電圧を１２ボルトとし、電気負荷３００の電流を２００アンペアとすると１２×１／２×２００×１／２＝６００ワットのピーク損失が発生する。また、このスイッチング損失はスイッチング手段のオフ遷移過程においても同様に発生する。
　加えて、かかるスイッチング損失はデッドタイムＴｄの間で発生することから、制御手段２００の制御周期Ｔに対するスイッチング損失の平均値はＴｄ／Ｔとなるので、前述のように制御周期Ｔを短くすることによって、該スイッチング損失が過大となるといった問題がある。
　さらに、本実施態様によると図３で示したデッドタイムＴｄの期間の電気負荷３００への印加電圧ＶＬは、スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂが全てオフである期間において０ボルトとなる。その為、電気負荷３００への供給電力が瞬断されるので、低電圧の車両電気負荷が瞬間的に停止するといった問題がある。
　そこで、図８に示すように電気負荷３００と並列にコンデンサ３１０を配設した。
これによって、コンデンサ３１０に充電された電圧が電気負荷３００へ供給され続けることから、電圧ＶＬは０ボルトまで降下することなく、図３の破線ＶＬａで示す如く、ピーク電圧から僅かの電圧降下に留めることができる。この場合の電圧降下量は、電気負荷３００へ流れる電流と、コンデンサ３１０の容量と、デッドタイムＴｄとによって決まり、該デッドタイムＴｄと電気負荷３００へ流れる電流を固定した場合には該コンデンサ３１０の容量が大きい程、ＶＬａの降下量を小さくすることができる。
　尚、コンデンサ３１０の容量と、デッドタイムＴｄと電気負荷３００へ流れる電流値とによって、ＶＬａの降下量が決まるのであるから該コンデンサ３１０の容量を規定するとデッドタイムＴｄの時間を短くすることによって該ＶＬａの降下量を減らすことができるのは言うまでもない。
　従って、電気負荷３００へ供給される電圧の瞬断を防ぐことができる。さらに、スイッチング手段Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂのいずれかがオン状態に遷移する過程では、いずれかのスイッチング手段がオンになって接続される蓄電素子のグループノードにおける直列蓄電素子の電圧合計が１２ボルトであって、且つ、コンデンサ３１０の電圧が略１２ボルトであることから、該スイッチング手段が開放状態である時のスイッチング手段の両端電圧を略０ボルトとすることができるので、この場合のスイッチング損失は図１０に示すように、電圧
Ｖが略０ボルトのまま電流Ｉが増加するので損失Ｉ×Ｖは極小となる。
言い換えると、蓄電素子の１つのグループノードの電圧を電気負荷３００へ供給する電圧として出力するのであり、該グループノードの電圧をコンデンサ３１０が保持していることを利用することによって各グループノードの電圧が同じであれば、全てのグループノードを切り替える最の各グループノードの電圧と電気負荷３００（コンデンサ３１０）の電圧が同じであるので、スイッチング手段の動作は所謂ＺＶＳ（公知のゼロボルトスイッチング）となって理論的にスイッチング損失を発生しないことになる。
　本実施態様によれば、高圧電源から低圧電源へ降圧する最にスイッチング損失を発生しないので、降圧に用いるスイッチング素子の発生する熱損失が極端に少なくなり、発明者らの実験において出力２．５ＫＷの降圧装置を製作した際に電力変換効率は９９．５％となって、放熱板が不要になるといったシステムコストの大幅な低減を可能にした。
　尚、前述の如く制御手段２００は車両起因による漏電電流検出によって高電圧負荷装置４００への電源供給が停止することなく、同時に人体への感電電流による危険を回避する為、漏電検出手段１００の漏電検出値ＩＬｅａｋが所定の電流値ＩＬｔｈ以上の時、遮断手段５００、５０１がオフである状態を例えば０．５秒（所定時間）以上保持した後、再度遮断手段５００、５０１がオンとなる動作を繰り返す。
　この場合に、高電圧電源から高電圧負荷装置４００への電源供給は０．５秒間停止されるから、当該停止期間においても高電圧負荷装置４００へ供給される電圧を保持するように、該高電圧負荷装置４００と並列に所望の容量を具備した図示しないコンデンサを配設することが好ましい。
　次に別の実施態様として、図１２に示すように、蓄電素子１ａから４０ｄの内、４個ずつのノードを直列にして形成される各蓄電素子グループ（グループノード）の両端にコンデンサ６０１、６０２～６４０を接続して構成した。
　蓄電素子は、例えばリチウムイオン電池を採用した場合、図示しない内部抵抗として数十ｍΩの等価直列抵抗値を持っていることが公知である。その為、本実施態様における１つのグループノードにおける４個の直列蓄電素子の場合は蓄電素子の１グループノードあたり約１００ｍΩの内部抵抗を備えることになる。
　図３のデッドタイムＴｄを終了して、いずれかのスイッチング手段がオンすることによって電気負荷３００の電圧ＶＬが上昇する際に、かかる上昇部分の電気的時定数は、コンデンサ３１０の静電容量と、前述の内部抵抗との積で表される。
　従って、蓄電素子の内部抵抗によってコンデンサ３１０が充電される場合のＶＬの上昇波形はＶＬｂで示す如く、時定数が大きく、電圧の低い状態が長く継続することになる。さらに、これを周期Ｔで繰り返すことから、電気負荷３００へ供給される電圧の平均値が低下する要因となるので、かかる時定数はできるだけ小さいことが望ましい。
　静電容量素子としてのコンデンサの等価直列抵抗は数ｍΩと小さいのが一般的である。そこで本実施態様の如く、蓄電素子の各グループノードと並列にコンデンサ６０１、６０２～６４０を接続すると、該蓄電素子の内部抵抗を見かけ上小さくすることになり、内部抵抗によってコンデンサ３１０が充電される場合のＶＬの上昇波形は図３のＶＬｃで示す如く、時定数が小さく、電圧の低い状態が短くなる。これを周期Ｔで繰り返すことから、電気負荷３００へ供給される電圧の平均値の低下が少なく該電気負荷３００へ供給する電圧の精度が向上する。
　以下、直列に接続して高電圧電源を形成した複数の蓄電素子から、商用電源で作動する機器に供給する為の交流電力を出力する方法に関し、図１３を用いて説明する。尚、基本的な構成は前述までの実施態様と類似するので、本実施態様における構成を示す図は省略する。
　先ず、蓄電素子は３ボルト単位のセル電圧を持つリチウムイオン電池を１８０個直列にし、全体電圧を５４０ボルトとしてある。次に、６０個の蓄電素子を１グループノードとして、全体をＧ１～Ｇ３の３グループノードに分割し、スイッチング手段によって各グループノードの電圧を１ミリ秒毎に切り替えて商用電源負荷に供給する。１０ミリ秒が経過した時点で、選択されているグループノードはＧ１となっており、次にＧ２を選択して商用電源負荷へ供給する際に、該商用電源負荷と接続する際の蓄電素子グループ（グループノード）の極性が反転するように、スイッチング手段を操作する。続けて、同じ極性を維持したままＧ３，Ｇ１と切り替え、最終的にＧ２が選択された次のサイクルでＧ３を選択接続する際に、再度商用電源負荷と接続する際の蓄電素子グループ（グループノード）の極性を反転する。
　以上の操作を繰り返して、商用電源負荷に対して５０Ｈｚ、±９０ボルトの矩形交流電圧を印加することができる。
　以上の如く、本発明の実施形態に係る車両用電源装置は、蓄電素子を直列に接続して形成した高圧電源から、所定の蓄電素子グループ（グループノード）を選択的に低電圧電気負荷と接続することによって、高電圧から低電圧へと電力変換を行うことができ、その際、該蓄電素子グループ（グループノード）を高 で切り替えることによって該蓄電素子の充放電深度を小さくして寿命を改善するとともに、切り替えを行うスイッチング手段のスイッチング損失を略ゼロにすることができるので、該スイッチング素子の放熱にかかる部材の重量、コストを大幅に改善できるといった優れた特徴を有する。
　加えて絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータ等の手段を用いることなく、高圧電源回路部分に人体が触れた際においても危険な人体反応を抑制することができる。
　尚、別の実施態様として図１４に示す如く、前述までの実施態様における蓄電素子と電気負荷手段を入れ替えることによって、該蓄電素子の電圧を昇圧して電気負荷手段に供給することが可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に想到し得る事項である。図１４に示す実施形態においては、コンデンサがノードであり蓄電素子の電圧が各ノードに充電されることで、直列に接続したコンデンサから昇圧された電力を取り出すように構成されている。
　本発明の実施態様においては、実施例として限定的な構成と作用を示しているに過ぎず、直列蓄電素子の数、蓄電素子の種類、スイッチング手段の素子種類と構成、遮断手段の素子種類、遮断手段の配置場所と数、制御手段の動作タイミングは任意の形態をとることが可能であると同時に、漏電検出手段の構成として各種公知技術が存在すること、及び各種故障検出手段と故障時のフェールセーフ機能を追加しても良いことは容易に理解されるべきである。
　１ａ～４０ｄ　蓄電素子（ノード）
　Ｓ１ａ～Ｓ４０ｂ　スイッチング手段
　１００　漏電検出手段
　２００　制御手段
３００　電気負荷
４００　高電圧負荷装置
　５００、５０１　遮断手段

Claims (16)

  1. 所定低電圧で作動する電気負荷と、前記所定低電圧を供給する各ノードを構成する複数の蓄電素子を直列に接続して高電圧の直流電源を得る高電圧電源と、ワイヤーハーネスを介して高電圧電源と接続された高電圧負荷装置と、前記電気負荷に前記所定低電圧を供給する各ノードに対応して設けられた複数のスイッチ手段と、少なくとも１のノードからの電圧を供給する前記スイッチ手段をオンし、他のノードからの電圧を供給する前記スイッチ手段をオフにすることで電圧を供給するとともに、一旦全てのスイッチ手段をオフにするデッドタイム期間を設けた後、次に電圧を供給するノードの前記スイッチ手段をオンとし、他のノードからの電圧を供給するスイッチ手段をオフにする制御を順次繰り返すことで、全ての前記蓄電素子から電圧を供給させる制御手段と、前記高電圧電源と高電圧負荷装置との間の電気回路を遮断する遮断手段と、高電圧電源と接地電位との間の漏電電流を検出して前記制御手段に信号を送出する漏電検出手段と、を備えた車両用電源装置であって、前記制御手段が、前記複数のスイッチング手段が全てオフ状態である前記デッドタイム期間に前記漏電検出手段から送出される信号を判定し、漏電電流が所定の電流以上である場合には、前記遮断手段をオフにした状態を所定期間保持することを特徴とする車両用電源装置。
  2. 前記高電圧電源は、ｎ個（ｎ：自然数）で前記所定低電圧となるノードを構成する複数の蓄電素子を直列に（ｎ×Ｎ（Ｎ：自然数））個接続して、前記所定低電圧のＮ倍の高電圧の直流電源を得ることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
  3. 前記制御手段は、前記選択する複数のノードを周期的に変更するように前記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
  4. 前記制御手段は、前記複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、前記選択するノードを決定することを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置。
  5. 前記制御手段は、前記複数の蓄電素子の充放電状態が略均一となるように、各ノードの選択保持時間を決定することを特徴とする請求項３に記載の車両用電源装置。
  6. 前記スイッチング手段によって前記各ノードのいずれかと前記電気負荷とを接続する時間を、前記高電圧電源から人体に流れる漏電電流の継続時間が、人体の感電事故が起きる時間未満となるように設定したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  7. 前記スイッチング手段が前記各ノードと前記電気負荷とを接続している時間を、前記高電圧電源の電圧値に反比例した継続時間、又は、前記漏電検出手段が検出する電流値に反比例した継続時間とすることを特徴とする請求項６に記載の車両用電源装置。
  8. 前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、前記遮断手段をオフの状態に固定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  9. 前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が所定の電流値以上の時、前記遮断手段がオフである状態を所定の時間保持した後、再度、前記遮断手段がオンとなる動作を繰り返すことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  10. 前記制御手段は、前記漏電検出手段の漏電検出値が第一の閾値以上の時、前記遮断手段をオフとし、該漏電検出値が第一の閾値より小さい第二の閾値以下となった場合に、再度、前記遮断手段をオンとする動作を繰り返すことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  11. 前記制御手段は、前記各ノードと前記電気負荷とを接続している期間と前記漏電検出手段の漏電検出値との積が０．００３アンペア×１秒以下となるように前記スイッチング手段を制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  12. 前記制御手段は、前記蓄電素子の各ノードにおける充放電深度の大きさが所定値以下となるように、前記スイッチング手段が選択するノードを切り替える周期を所定値以下に設定することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  13. 前記電気負荷と並列にコンデンサが接続されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
  14. 前記デッドタイム期間、又は、前記コンデンサの容量値は、該デッドタイム期間中に前記電気負荷に印加される電圧の低下幅が所定値以下となるように設定されることを特徴とする請求項１３に記載の車両用電源装置。
  15. 前記蓄電素子の各ノードと並列にコンデンサが配設されることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の車両用電源装置。
  16. 前記複数の蓄電素子を直列に接続して高電圧の直流電源を得る高電圧電源の前記各ノードから、前記スイッチング手段によって前記電気負荷と接続する際の高電位側と低電位側との極性を所定期間ごとに交互に反転することによって、該電気負荷へ交流電力を供給することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の車両用電源装置。
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