JP5712950B2

JP5712950B2 - 電源装置

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Publication number: JP5712950B2
Application number: JP2012044355A
Authority: JP
Inventors: 岳志岸本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013183495A

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、蓄電池と、蓄電池から電力消費機器に接続される直流電力ラインに取り付けられ平滑コンデンサと、直流電力ラインの蓄電池と平滑コンデンサとの間に接続されたシステムメインリレーと、を備える電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、モータに電力供給する電源の正極側および負極側に取り付けられた第１リレーおよび第２リレーと、第１リレーに並列に接続されたスイッチと、スイッチに直列に接続された制限抵抗と、第１リレーおよび第２リレーよりモータ側に取り付けられたコンデンサと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、第１リレーおよび第２リレーをオンとする前に、第１リレーをオフとした状態で第２リレーとスイッチとをオンとすることによってコンデンサをプリチャージする。このとき、制限抵抗の温度が基準値以上に上昇したときには、スイッチをオフとして制限抵抗への通電を遮断する。これにより、制限抵抗の過熱を防止している。

特開２００５−３１２１５６号公報

充電可能なハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される電源装置では、蓄電池と走行用モータのインバータ回路とを接続する駆動用電力ラインには、蓄電池を切り離すためのシステムメインリレーと、駆動用電力ラインの電圧を平滑する駆動用平滑コンデンサと、システムメインリレーをオンとする前に駆動用平滑コンデンサをプリチャージする駆動用プリチャージ回路と、が設けられ、外部電源を用いて蓄電池を充電する充電用電力ラインには、蓄電池を切り離すための充電用リレーと、充電用電力ラインの電圧を平滑する充電用平滑コンデンサと、充電用リレーをオンとする前に充電用平滑コンデンサをプリチャージする充電用プリチャージ回路と、が設けらているものがある。駆動用プリチャージ回路と充電用プリチャージ回路は、共に、直列に接続された抵抗とリレーとにより構成されている。このため、駆動用プリチャージ回路と充電用プリチャージ回路とで抵抗を共用すれば、部品点数を少なくすることができる。

このように、駆動用プリチャージ回路と充電用プリチャージ回路とで抵抗を共用する電源装置では、駆動用平滑コンデンサや充電用平滑コンデンサを充電している最中に抵抗の温度が基準温度以上に上昇したときには、抵抗の破損を防止するために、抵抗への通電を禁止するのが好ましい。この場合、充電用平滑コンデンサを充電しているときに抵抗の温度が基準値以上に至ったときにも抵抗への通電を禁止するから、この抵抗への通電を禁止した状態のときにシステム起動指示がなされると、駆動用平滑コンデンサの充電を行なうことができず、システム起動することができない場合が生じる。

本発明の電源装置は、２つの平滑コンデンサを各々充電する２つのプリチャージ回路でプリチャージ用の抵抗を共用する装置において、抵抗を過熱から保護すると共にシステム起動状態を確保することを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の電源装置は、
蓄電池と、前記蓄電池と電力消費機器とを接続する第１電力ラインに取り付けられた第１平滑コンデンサと、前記第１電力ラインの前記蓄電池と前記第１平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第１正極側リレーおよび第１負極側リレーと、前記第１正極側リレーおよび前記負極側リレーの一方をバイパスするようにプリチャージ用抵抗と第１プリチャージ用リレーとを直列に接続してなる第１プリチャージ回路と、を備える電源装置であって、
外部電源からの電力を用いて前記蓄電池を充電するために該蓄電池に接続された第２電力ラインに取り付けられた第２平滑コンデンサと、
前記第２電力ラインの前記蓄電池と前記第２平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第２正極側リレーおよび第２負極側リレーと、
前記プリチャージ用抵抗と直列に且つ前記第１プリチャージ用リレーと並列に接続された第２プリチャージ用リレーと前記プリチャージ用抵抗とからなる第２プリチャージ回路と、
前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が第１閾値以上のときには前記第１プリチャージ用リレーをオンすることによる前記第１平滑コンデンサのプリチャージを禁止し、前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が前記第１閾値より小さい第２閾値以上のときには前記第２プリチャージ用リレーをオンとすることによる前記第２平滑コンデンサのプリチャージを禁止するプリチャージ制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第１の電源装置では、電力消費機器に接続される第１電力ラインの第１平滑コンデンサをプリチャージする第１プリチャージ回路と充電用の第２電力ラインの第２平滑コンデンサをプリチャージする第２プリチャージ回路とでプリチャージ用抵抗を共用する。そして、このプリチャージ用抵抗の温度や推定温度が第１閾値以上のときには第１プリチャージ用リレーをオンすることによる第１平滑コンデンサのプリチャージを禁止し、プリチャージ用抵抗の温度や推定温度が第１閾値より小さい第２閾値以上のときには第２プリチャージ用リレーをオンとすることによる第２平滑コンデンサのプリチャージを禁止する。したがって、第２平滑コンデンサをプリチャージによりプリチャージ用抵抗の温度や推定温度が第２閾値以上に至って第２平滑コンデンサのプリチャージが禁止されても、プリチャージ用抵抗の温度や推定温度が第１閾値以下であるから、第１平滑コンデンサのプリチャージは禁止されない。したがって、第２平滑コンデンサのプリチャージが禁止されても、蓄電池と電力消費機器との接続を行なってシステム起動状態とする際に行なわれる第１平滑コンデンサのプリチャージを行なうことができる。もとより、第１平滑コンデンサのプリチャージを行なうことによりプリチャージ用抵抗の温度や推定温度が第１閾値以上に至ったときには第１平滑コンデンサのプリチャージも禁止されるから、プリチャージ用抵抗の過熱を防止することができる。これらにより、プリチャージ用抵抗を過熱から保護することができると共にシステム起動状態を確保することができる。ここで、プリチャージ用抵抗の「推定温度」は、例えば、プリチャージ用抵抗に通電しているときにはカウントアップすると共に通電していないときにはカウントダウンするカウンタ値に基づくものとしてもよい。この場合、第１平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗に流れる電流と第２平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗に流れる電流とが異なるときには両プリチャージによるカウントアップ量を異なるものとするのが好ましい。また、「リレー」は、接続と接続の解除が可能なものを意味しており、同様に機能するコンタクタやスイッチも含まれる概念として用いられている。

こうした本発明の第１の電源装置において、前記第２閾値は、前記第１閾値から前記第１平滑コンデンサをプリチャージするときに前記プリチャージ用抵抗の温度上昇分に相当する値を減じた値以下に設定されてなる、ものとすることもできる。こうすれば、第２平滑コンデンサのプリチャージが禁止されても、第１平滑コンデンサのプリチャージを完了することができる。

また、本発明の第１の電源装置において、前記プリチャージ制御手段は、前記第１平滑コンデンサのプリチャージを禁止するときには前記第１正極側リレーおよび前記第１負極側リレーが共にオンとなる状態とし、前記第２平滑コンデンサのプリチャージを禁止するときには前記第２正極側リレーおよび前記第２負極側リレーが共にオンとなる状態とする手段である、ものとすることもできる。こうすれば、第１平滑コンデンサのプリチャージの途中で第１平滑コンデンサのプリチャージが禁止されても、第１正極側リレーと第１負極側リレーとが共にオンとなる状態とされるから、電力消費機器を駆動することができ、第２平滑コンデンサのプリチャージの途中で第２平滑コンデンサのプリチャージが禁止されても、第２正極側リレーと第２負極側リレーとが共にオンとなる状態とされるから、外部電源による蓄電池の充電を行なうことができる。

本発明の第２の電源装置は、
蓄電池と、前記蓄電池と電力消費機器とを接続する第１電力ラインに取り付けられた第１平滑コンデンサと、前記第１電力ラインの前記蓄電池と前記第１平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第１正極側リレーおよび第１負極側リレーと、前記第１正極側リレーおよび前記負極側リレーの一方をバイパスするようにプリチャージ用抵抗と第１プリチャージ用リレーとを直列に接続してなる第１プリチャージ回路と、を備える電源装置であって、
外部電源からの電力を用いて前記蓄電池を充電するために該蓄電池に接続された第２電力ラインに取り付けられた第２平滑コンデンサと、
前記第２電力ラインの前記蓄電池と前記第２平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第２正極側リレーおよび第２負極側リレーと、
前記プリチャージ用抵抗と直列に且つ前記第１プリチャージ用リレーと並列に接続された第２プリチャージ用リレーと前記プリチャージ用抵抗とからなる第２プリチャージ回路と、
前記第１プリチャージ用リレーをオンとして前記第１平滑コンデンサをプリチャージするときに前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が所定閾値以上に至ったときには前記第１プリチャージ用リレーをオフとすると共に前記第１正極側リレーおよび前記第１負極側リレーが共にオンとなる状態とし、前記第２プリチャージ用リレーをオンとして前記第２平滑コンデンサをプリチャージするときに前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が前記所定閾値以上に至ったときには前記第２プリチャージ用リレーをオフとすると共に前記第２正極側リレーおよび前記第２負極側リレーが共にオンとなる状態とし、更に前記第１正極側リレーおよび前記第１負極側リレーが共にオンとなる状態とするプリチャージ制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の第２の電源装置では、電力消費機器に接続される第１電力ラインの第１平滑コンデンサをプリチャージする第１プリチャージ回路と充電用の第２電力ラインの第２平滑コンデンサをプリチャージする第２プリチャージ回路とでプリチャージ用抵抗を共用する。そして、第１プリチャージ用リレーをオンとして第１平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗の温度や推定温度が所定閾値以上に至ったときには、第１プリチャージ用リレーをオフとすると共に第１正極側リレーおよび第１負極側リレーが共にオンとなる状態とする。これにより、プリチャージ用抵抗の過熱を防止することができると共に電力消費機器を駆動することができる。また、第２プリチャージ用リレーをオンとして第２平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗の温度や推定温度が所定閾値以上に至ったときには、第２プリチャージ用リレーをオフとすると共に第２正極側リレーおよび第２負極側リレーが共にオンとなる状態とし、更に第１正極側リレーおよび第１負極側リレーが共にオンとなる状態とする。これにより、プリチャージ用抵抗の過熱を防止することができると共に蓄電池の充電を行なうことができ、更に電力消費機器を駆動することができる。これらにより、プリチャージ用抵抗を過熱から保護することができると共にシステム起動状態を確保することができる。ここで、プリチャージ用抵抗の「推定温度」は、例えば、プリチャージ用抵抗に通電しているときにはカウントアップすると共に通電していないときにはカウントダウンするカウンタ値に基づくものとしてもよい。この場合、第１平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗に流れる電流と第２平滑コンデンサをプリチャージするときにプリチャージ用抵抗に流れる電流とがことなるときには両プリチャージによるカウントアップ量を異なるものとするのが好ましい。また、「リレー」は、接続と接続の解除が可能なものを意味しており、同様に機能するコンタクタやスイッチも含まれる概念として用いられている。

本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。駆動装置用リレー接続処理（ＳＭＲ接続処理）の一例を示すフローチャートである。充電器用リレー接続処理（ＣＨＲ接続処理）の一例を示すフローチャートである。変形例の充電器用リレー接続処理（ＣＨＲ接続処理）の一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、リチウムイオン二次電池などの充放電可能なバッテリ２２を備え、各リレーのオンオフにより、バッテリ２２からの電力を駆動用電力ライン２４を介してモータなどの駆動装置１２に供給したり、充電用電力ライン２６を介して接続された充電器１４からの電力によりバッテリ２２を充電したりすることができる装置として構成されており、各リレーは、電源用電子制御ユニット（以下、「電源ＥＣＵ」という。）３０により駆動制御されている。なお、充電器１４は、充電器側コネクタ１５と外部電源側コネクタ１７とを介して外部電源１６に接続することができるようになっている。

実施例の電源装置２０の駆動用電力ライン２４には、駆動用電力ライン２４の電圧を平滑する駆動用平滑コンデンサＣ１が取り付けられている。また、駆動用電力ライン２４の正極側ラインには駆動用正極側リレーＳＭＲＢが取り付けられており、負極側ラインには駆動用負極側リレーＳＭＲＧが取り付けられている。また、この負極側ラインには、駆動用負極側リレーＳＭＲＧをバイパスするように、プリチャージ用抵抗Ｒと駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰとが直列接続された駆動用プリチャージ回路２５（図１中、破線部分）が取り付けられている。この駆動用プリチャージ回路２５は、バッテリ２２から駆動装置１２に電力供給する際に駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとする前に予め駆動用平滑コンデンサＣ１を充電するための回路である。駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージ（充電）は、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰとをオンとして、バッテリ２２の正極，駆動用正極側リレーＳＭＲＢ，駆動用平滑コンデンサＣ１，駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰ，プリチャージ用抵抗Ｒ，バッテリ２２の負極からなる閉回路を形成することによって行なわれる。

実施例の電源装置２０の充電用電力ライン２６には、充電用電力ライン２６の電圧を平滑する充電用平滑コンデンサＣ２が取り付けられている。また、充電用電力ライン２６の正極側ラインには充電用正極側リレーＣＨＲＢが取り付けられており、負極側ラインには充電用負極側リレーＣＨＲＧが取り付けられている。また、この負極側ラインには、充電用負極側リレーＣＨＲＧをバイパスするように、プリチャージ用抵抗Ｒと充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰとが直列接続された充電用プリチャージ回路２７（図１中、一点鎖線部分）が取り付けられている。この充電用プリチャージ回路２７は、充電器１４により外部電源１５からの電力によってバッテリ２２を充電する際に充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとする前に予め充電用平滑コンデンサＣ２を充電するための回路である。図示するように、プリチャージ用抵抗Ｒは、駆動用プリチャージ回路２５と充電用プリチャージ回路２７とによって共用されている。充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージ（充電）は、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰとをオンとして、バッテリ２２の正極，充電用正極側リレーＣＨＲＢ，充電用平滑コンデンサＣ２，充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰ，プリチャージ用抵抗Ｒ，バッテリ２２の負極からなる閉回路を形成することによって行なわれる。

電源ＥＣＵ３０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムなどを記憶しているＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入力ポート、出力ポートなどを備える。電源ＥＣＵ３０からは、必要に応じて、駆動用正極側リレーＳＭＲＢや駆動用負極側リレーＳＭＲＧ，駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰ，充電用正極側リレーＣＨＲＢ，充電用負極側リレーＣＨＲＧ，充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰに駆動信号が出力される。

次に、こうして構成された実施例の電源装置２０におけるリレーの接続処理について説明する。図２は、バッテリ２２と駆動装置１２とを接続する際の駆動装置用リレー接続処理（以下、「ＳＭＲ接続処理」という。）の一例を示すフローチャートであり、図３は、バッテリエンジン２２と充電器１４とを接続する際の充電器用リレー接続処理（以下、「ＣＨＲ接続処理」という。）の一例を示すフローチャートである。以下、ＳＭＲ接続処理，ＣＨＲ接続処理の順に説明し、その後、両処理の関係について説明する。

ＳＭＲ接続処理が実行されると、まず、カウンタＣＴを入力し（ステップＳ１００）、このカウンタＣＴが予め定めた所定値Ｃｓｅｔ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。カウンタＣＴは、プリチャージ用抵抗Ｒの温度や推定温度を反映するものであり、図２のＳＭＲ接続処理により駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージが行なわれたときや図３のＣＨＲ接続処理により充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージが行なわれたときにカウントアップされ、時間の経過に伴ってカウントダウンされる。即ち、プリチャージ用抵抗Ｒの通電によりカウントアップされ、外気による自然冷却によりカウントダウンされるのである。プリチャージ用抵抗Ｒの通電によるカウントアップ量については後述する。外気による自然冷却によるカウントダウン量は、実験などにより予め定めたものを用いた。所定値Ｃｓｅｔは、プリチャージ用抵抗Ｒの通常使用における許容最高温度やそれより若干低い温度に対応するカウント値として定められている。カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上のときには、プリチャージ用抵抗Ｒを過熱から保護する必要から、駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージや駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとによるバッテリ２２と駆動装置１２との接続は行なわず、ＳＭＲ接続処理を終了する。

カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ未満のときには、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰをオンとして駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージを開始し（ステップＳ１２０）、カウンタＣＴをカウントアップ量Ｃｓｍｒだけアップして（ステップＳ１３０）、駆動用平滑コンデンサＣ１の充電完了を待って（ステップＳ１４０）、駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰをオフとすると共に駆動用負極側リレーＳＭＲＧをオンとしてバッテリ２２と駆動装置１２とを接続する（ステップＳ１５０）。ここで、カウントアップ量Ｃｓｍｒは、駆動用平滑コンデンサＣ１をプリチャージすることによってプリチャージ用抵抗Ｒが温度上昇する際の上昇分に相当するよう調整されている。また、駆動用平滑コンデンサＣ１の充電完了は、例えば、バッテリ２２の端子間電圧と駆動用平滑コンデンサＣ１の端子間電圧が同一と見なせる程度に一致したときに判定したり、実験などにより予め求めた充電完了に必要な時間が経過したときに判定したりすることができる。

続いて、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上であるか否かを判定し（ステップＳ１６０）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ未満のときには、正常にバッテリ２２と駆動装置１２との接続を完了したと判断し、ＳＭＲ接続処理を終了する。

一方、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上のときには、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとした状態を保持するＳＭＲ保持制御を開始し（ステップＳ１７０）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔよりカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上小さくなるのに必要な時間Ｔ１だけ待って（ステップＳ１８０）、ＳＭＲ保持制御を解除し（ステップＳ１９０）、ＳＭＲ接続処理を終了する。ここで、ＳＭＲ保持制御を実行する目的は、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔよりカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上小さくなるまで、駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰをオンとすることによる駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージを禁止すると共に駆動装置１２の駆動を確保することである。カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上のときに単に駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰをオンとすることによる駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージを禁止するだけでは、システム停止指示により駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとがオフとされ、その直後にシステム起動指示がなされたときに、駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージができないためにシステム起動することができなくなる。実施例では、ＳＭＲ保持制御を実行することにより、システム停止指示がなされても、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとした状態を保持することにより、その直後にシステム起動指示がなされたときに直ちにシステム起動状態とするのである。したがって、ＳＭＲ保持制御の実行は、駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰをオンとすることによる駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージを禁止することも意味している。

図３のＣＨＲ接続処理が実行されると、まず、カウンタＣＴを入力し（ステップＳ２００）、このカウンタＣＴが予め定めた所定値Ｃｓｅｔから所定値αだけ減じた値未満であるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値以上のときには、プリチャージ用抵抗Ｒを過熱から保護する必要から、充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージや充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとによるバッテリ２２と充電器１４との接続は行なわず、ＣＨＲ接続処理を終了する。ここで、所定値αは、駆動用平滑コンデンサＣ１をプリチャージする際のカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上の値が用いられる。この理由については後述する。

カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値未満のときには、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオンとして充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを開始し（ステップＳ２２０）、カウンタＣＴをカウントアップ量Ｃｃｈｒだけアップして（ステップＳ２３０）、充電用平滑コンデンサＣ２の充電完了を待って（ステップＳ２４０）、充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオフとすると共に充電用負極側リレーＣＨＲＧをオンとしてバッテリ２２と充電器１４とを接続する（ステップＳ２５０）。ここで、カウントアップ量Ｃｃｈｒは、充電用平滑コンデンサＣ２をプリチャージすることによってプリチャージ用抵抗Ｒが温度上昇する際の上昇分に相当するよう調整されており、実施例では、駆動用平滑コンデンサＣ１をプリチャージすることによってプリチャージ用抵抗Ｒの温度上昇分に相当するカウントアップ量Ｃｓｍｒより小さな値として設定されている。また、充電用平滑コンデンサＣ２の充電完了は、例えば、バッテリ２２の端子間電圧と充電用平滑コンデンサＣ２の端子間電圧が同一と見なせる程度に一致したときに判定したり、実験などにより予め求めた充電完了に必要な時間が経過したときに判定したりすることができる。

続いて、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値以上であるか否かを判定し（ステップＳ２６０）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値未満のときには、正常にバッテリ２２と充電器１４との接続を完了したと判断し、ＣＨＲ接続処理を終了する。一方、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値以上のときには、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を開始し（ステップＳ２７０）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値よりカウントアップ量Ｃｃｈｒ以上小さくなるのに必要な時間Ｔ２だけ待って（ステップＳ２８０）、ＣＨＲ保持制御を解除し（ステップＳ２９０）、ＣＨＲ接続処理を終了する。ここで、ＣＨＲ保持制御を実行する目的は、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値よりカウントアップ量Ｃｃｈｒ以上小さくなるまで、充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオンとすることによる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを禁止すると共に充電器１４の接続を確保することである。カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値以上のときに単に充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオンとすることによる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを禁止するだけでは、充電停止指示により充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとがオフとされ、その直後に充電指示がなされたときに、充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージができないために充電器１４によるバッテリ２２の充電を行なうことができなくなる。実施例では、ＣＨＲ保持制御を実行することにより、充電停止指示がなされても、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持することにより、その直後に充電指示がなされたときに直ちに充電器１４によるバッテリ２２の充電ができるようにするのである。したがって、ＣＨＲ保持制御の実行は、充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオンとすることによる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを禁止することも意味している。

いま、図３のＣＨＲ接続処理によりＣＨＲ保持制御が実行されているときにシステム起動指示がなされて図２のＳＭＲ接続処理が実行されたときを考える。このとき、所定値αがカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上であることとカウントアップ量Ｃｃｈｒがカウントアップ量Ｃｓｍｒより小さいことを考慮すると、カウンタＣＴは、所定値Ｃｓｅｔから所定値αを減じた値より大きいが所定値Ｃｓｅｔ未満となる。このため、図２のステップＳ１１０ではカウンタＣＴは所定値Ｃｓｅｔ未満と判定され、駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージを行なって駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとしてバッテリ２２と駆動装置１２とを接続することができる。このように、ＣＨＲ保持制御が実行されていても、システム起動することができるようにするために、所定値αを駆動用平滑コンデンサＣ１をプリチャージする際のカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上の値としているのである。

以上説明した実施例の電源装置２０によれば、バッテリ２２と駆動装置１２とを接続するときに行なわれる駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージの際にプリチャージ用抵抗Ｒの温度を反映するカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上に至ったときに駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとした状態を保持するＳＭＲ保持制御を実行し、バッテリ２２と充電器１４とを接続するときに行なわれる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージの際にカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αだけ減じた値以上に至ったときに充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を実行することにより、ＣＨＲ保持制御を実行しているときでも、駆動用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを行なって駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとしてバッテリ２２と駆動装置１２とを接続することができる。これにより、ＣＨＲ保持制御を実行しているときに、プリチャージ用抵抗Ｒの過熱防止のために駆動用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを行なうことができないためにバッテリ２２と駆動装置１２とを接続してシステム起動状態とすることができないという不都合を回避することができる。

実施例の電源装置２０では、バッテリ２２と充電器１４とを接続するときに行なわれる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージの際にプリチャージ用抵抗Ｒの温度を反映するカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αだけ減じた値以上に至ったときに充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を実行するものとしたが、バッテリ２２と充電器１４とを接続するときに行なわれる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージの際にカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上に至ったときに充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を実行すると共に駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとした状態を保持するＳＭＲ保持制御を実行するものとしてもよい。この場合のＣＨＲ接続処理を図４に示す。図４のＣＨＲ接続処理は、ステップＳ２１０，Ｓ２６０の処理をカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上であるか否かを判定する処理（ステップＳ２１０Ｂ，Ｓ２６０Ｂ）に変更されている点、ステップＳ２７０とステップＳ２８０の間に駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとしてＳＭＲ保持制御を開始する処理（ステップＳ２７２，Ｓ２７４）が追加されている点、ステップＳ２８０の処理をカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔよりカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上小さくなるのに必要な時間Ｔ１だけ待つ処理（ステップＳ２８０Ｂ）に変更している点、ステップＳ２９０の処理をＳＭＲ保持制御とＣＨＲ保持制御を解除する処理（ステップＳ２９０Ｂ）に変更している点、を除いて図３のＣＨＲ接続処理と同一である。即ち、図４のＣＨＲ接続処理では、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ未満のときに（ステップＳ２１０Ｂ）、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオンとして充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージを開始し（ステップＳ２２０）、カウンタＣＴをカウントアップ量Ｃｃｈｒだけアップして（ステップＳ２３０）、充電用平滑コンデンサＣ２の充電完了を待って（ステップＳ２４０）、充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰをオフとすると共に充電用負極側リレーＣＨＲＧをオンとしてバッテリ２２と充電器１４とを接続する（ステップＳ２５０）。そして、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上に至ると（ステップＳ２６０Ｂ）、充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を開始すると共に（ステップＳ２７０）、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとして（ステップＳ２７２）、ＳＭＲ保持制御を開始し（ステップＳ２７４）、カウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔよりカウントアップ量Ｃｓｍｒ以上小さくなるのに必要な時間Ｔ１だけ待って（ステップＳ２８０Ｂ）、ＳＭＲ保持制御とＣＨＲ保持制御とを解除して（ステップＳ２９０Ｂ）、ＣＨＲ接続処理を終了する。この処理では、ＣＨＲ保持制御を実行するときには、必ず、駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとしてＳＭＲ保持制御を実行するから、ＣＨＲ保持制御を実行することによってシステム起動状態とすることができないといった不都合は回避することができる。

実施例の電源装置２０では、駆動用正極側リレーＳＭＲＢ，駆動用負極側リレーＳＭＲＧ，駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰ，充電用正極側リレーＣＨＲＢ，充電用負極側リレーＣＨＲＧ，充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰの全てにリレーを用いたが、接続と接続の解除とを行なうことができればよいので、リレーに限定されるものではなく、コンタクタやスイッチを用いてもよい。この場合、上記リレーの全てをコンタクタやスイッチとする必要はなく、一部にコンタクタやスイッチを用いるものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、バッテリ２２と駆動装置１２とを接続するときに行なわれる駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージの際にプリチャージ用抵抗Ｒの温度を反映するカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔ以上に至ったときに駆動用正極側リレーＳＭＲＢと駆動用負極側リレーＳＭＲＧとをオンとした状態を保持するＳＭＲ保持制御を実行するものとしたが、駆動用平滑コンデンサＣ１のプリチャージによるプリチャージ用抵抗Ｒの通電を禁止すればよいから、ＳＭＲ保護制御を実行しないものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、バッテリ２２と充電器１４とを接続するときに行なわれる充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージの際にプリチャージ用抵抗Ｒの温度を反映するカウンタＣＴが所定値Ｃｓｅｔから所定値αだけ減じた値以上に至ったときに充電用正極側リレーＣＨＲＢと充電用負極側リレーＣＨＲＧとをオンとした状態を保持するＣＨＲ保持制御を実行するものとしたが、充電用平滑コンデンサＣ２のプリチャージによるプリチャージ用抵抗Ｒの通電を禁止すればよいから、ＣＨＲ保護制御を実行しないものとしてもよい。

実施例の電源装置２０では、プリチャージ用抵抗Ｒの温度を反映するカウンタＣＴを用いてＳＭＲ保護制御やＣＨＲ保護制御を実行するものとしたが、プリチャージ用抵抗Ｒの温度を検出する温度センサを取り付け、この温度センサからの温度がプリチャージ用抵抗Ｒの通常使用における許容最高温度やそれより若干低い温度として予め設定された第１閾値以上に至ったときにＳＭＲ保護制御を実行し、温度センサからの温度が第１閾値より小さい第２閾値に至ったときにＣＨＲ保護制御を実行するものとしてもよい。また、プリチャージ用抵抗Ｒに流れる電流によりプリチャージ用抵抗Ｒの温度を推定し、推定した温度が前述の第１閾値以上に至ったときにＳＭＲ保護制御を実行し、温度センサからの温度が第１閾値より小さい第２閾値に至ったときにＣＨＲ保護制御を実行するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、バッテリ２２が「蓄電池」に相当し、駆動装置１２が「電力消費機器」に相当し、駆動用電力ライン２４が「第１電力ライン」に相当し、駆動用平滑コンデンサＣ１が「第１平滑コンデンサ」に相当し、駆動用正極側リレーＳＭＲＢが「第１正極側リレー」に相当し、駆動用負極側リレーＳＭＲＧが「第１負極側リレー」に相当し、プリチャージ用抵抗Ｒが「プリチャージ用抵抗」に相当し、駆動用プリチャージ用リレーＳＭＲＰが「第１プリチャージ用リレー」に相当し、駆動用プリチャージ回路２５が「第１プリチャージ回路」に相当し、電源装置２０が「電源装置」に相当し、充電用電力ライン２６が「第２電力ライン」に相当し、充電用平滑コンデンサＣ２が「第２平滑コンデンサ」に相当し、充電用正極側リレーＣＨＲＢが「第２正極側リレー」に相当し、充電用負極側リレーＣＨＲＧが「第２負極側リレー」に相当し、充電用プリチャージ用リレーＣＨＲＰが「第２プリチャージ用リレー」に相当し、充電用プリチャージ回路２７が「第２プリチャージ回路」に相当し、図２のＳＭＲ接続処理および図３のＣＨＲ接続処理を実行する電源ＥＣＵ３０が「プリチャージ制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

１２駆動装置、１４充電器、１５充電器側コネクタ、１６外部電源、１７外部電源側コネクタ、２０電源装置、２２バッテリ、２４駆動用電力ライン、２５駆動用プリチャージ回路、２６充電用電力ライン、２７充電用プリチャージ回路、３０電源用電子ユニット（電源ＥＣＵ）、Ｃ１、駆動用平滑コンデンサ、Ｃ２充電用平滑コンデンサ、Ｒプリチャージ用抵抗、ＣＨＲＢ充電用正極側リレー、ＣＨＲＧ充電用負極側リレー、ＣＨＲＰ充電用プリチャージ用リレー、ＳＭＲＢ、駆動用正極側リレー、ＳＭＲＧ駆動用負極側リレー、ＳＭＲＰ駆動用プリチャージ用リレー。

Claims

蓄電池と、前記蓄電池と電力消費機器とを接続する第１電力ラインに取り付けられた第１平滑コンデンサと、前記第１電力ラインの前記蓄電池と前記第１平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第１正極側リレーおよび第１負極側リレーと、前記第１正極側リレーおよび前記負極側リレーの一方をバイパスするようにプリチャージ用抵抗と第１プリチャージ用リレーとを直列に接続してなる第１プリチャージ回路と、を備える電源装置であって、
外部電源からの電力を用いて前記蓄電池を充電するために該蓄電池に接続された第２電力ラインに取り付けられた第２平滑コンデンサと、
前記第２電力ラインの前記蓄電池と前記第２平滑コンデンサとの間の正極側および負極側に取り付けられた第２正極側リレーおよび第２負極側リレーと、
前記プリチャージ用抵抗と直列に且つ前記第１プリチャージ用リレーと並列に接続された第２プリチャージ用リレーと前記プリチャージ用抵抗とからなる第２プリチャージ回路と、
前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が第１閾値以上のときには前記第１プリチャージ用リレーをオンすることによる前記第１平滑コンデンサのプリチャージを禁止し、前記プリチャージ用抵抗の温度または推定温度が前記第１閾値より小さい第２閾値以上のときには前記第２プリチャージ用リレーをオンとすることによる前記第２平滑コンデンサのプリチャージを禁止するプリチャージ制御手段と、
を備える電源装置。
請求項１記載の電源装置であって、
前記第２閾値は、前記第１閾値から前記第１平滑コンデンサをプリチャージするときに前記プリチャージ用抵抗の温度上昇分に相当する値を減じた値以下に設定されてなる、
電源装置。
請求項１または２記載の電源装置であって、
前記プリチャージ制御手段は、前記第１平滑コンデンサのプリチャージを禁止するときには前記第１正極側リレーおよび前記第１負極側リレーが共にオンとなる状態とし、前記第２平滑コンデンサのプリチャージを禁止するときには前記第２正極側リレーおよび前記第２負極側リレーが共にオンとなる状態とする手段である、
電源装置。