特許 6704241 電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6704241

(24)【登録日】2020年5月14日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H01H 47/00 20060101AFI20200525BHJP

   H01H 47/04 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H01H47/00 C

   H01H47/04

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-228260(P2015-228260)

(22)【出願日】2015年11月23日

(65)【公開番号】特開2017-98047(P2017-98047A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2018年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

(72)【発明者】

【氏名】大徳 修

(72)【発明者】

【氏名】佐田 岳士

【審査官】 高橋 学

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６８２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１０３２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５０−０８６２４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１３−１８２７０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ４７／００−４７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源（１０）と電気機器（８）とを繋ぐ一対の電力線（２）と、
該一対の電力線（２）にそれぞれ設けられ、上記直流電源（１０）から上記電気機器（８）へ電力を供給する状態と、電力供給を停止した状態とを切り替えるスイッチ（３）とを備え、
上記一対の電力線（２）の双方においては、それぞれ２個以上の上記スイッチ（３）が互いに並列に接続されており、
プリチャージ用接点部（１３）とプリチャージ抵抗（１４）とを直列接続してなる直列体（１５）が、少なくとも一方の上記電力線（２）に並列接続され、上記直列体（１５）は並列接続された複数の上記スイッチ（３）と並列に接続されている、電源システム（１）。

【請求項2】

上記一対の電力線（２）に設けられた複数個の上記スイッチ（３）のうち、２個の上記スイッチ（３）が、１個のリレー（４）内に配されている、請求項１に記載の電源システム（１）。

【請求項3】

上記リレー（４）は、通電により発生した磁力により上記スイッチ（３）をオンする電磁コイル（５）を備え、上記リレー（４）は、１個の上記電磁コイル（５）への通電により、上記２個のスイッチ（３）をオンした状態を維持するよう構成されている、請求項２に記載の電源システム（１）。

【請求項4】

上記電力線（２）には、上記直流電源（１０）の正電極と上記電気機器（８）とを繋ぐ正側電力線（２ｐ）と、上記直流電源（１０）の負電極と上記電気機器（８）とを繋ぐ負側電力線（２ｎ）とがあり、上記スイッチ（３）には、上記正側電力線（２ｐ）に設けられた正側スイッチ（３ｐ）と、上記負側電力線（２ｎ）に設けられた負側スイッチ（３ｎ）とがあり、上記正側スイッチ（３ｐ）と上記負側スイッチ（３ｎ）とを上記一個のリレー（４）内に設けてある、請求項３に記載の電源システム（１）。

【請求項5】

複数の上記リレー（４）を備え、各上記リレー（４）は、上記正側スイッチ（３ｐ）と上記負側スイッチ（３ｎ）とをそれぞれ有し、各上記リレー（４）は、それぞれ１個の上記電磁コイル（５）への通電により、上記正側スイッチ（３ｐ）と上記負側スイッチ（３ｎ）との双方をオンした状態を維持するよう構成されている、請求項４に記載の電源システム（１）。

【請求項6】

上記リレー（４）の一方は、２個の上記電磁コイル（５）を備え、上記リレー（４）内の２個の上記スイッチ（３ｐ、３ｎ）は、別々の上記電磁コイル（５）によってオンされると共に、２個の上記電磁コイル（５）のうち、一方の上記磁気コイル（５）への通電によって、２個の上記スイッチ（３ｐ、３ｎ）の双方をオンした状態を維持するよう構成されている、請求項５に記載の電源システム（１）。

【請求項7】

少なくとも２個の電磁コイル（５ａ，５ｂ）が設けられ、上記電力線（２）に設けられた複数個の上記スイッチ（３）のうち、２個の上記スイッチ（３ｐａ，３ｎａ）は、個々の上記電磁コイル（５ａ，５ｂ）への通電によって、個別にオンするよう構成され、該電磁コイル（５ａ，５ｂ）にドライブ回路（６）が接続しており、該ドライブ回路（６）は、上記スイッチ（３ｐａ，３ｎａ）をオフからオンに切り替える際には、バッテリー（１１）から供給される電流を個々の上記電磁コイル（５ａ，５ｂ）に分配して流し、上記２個のスイッチ（３ｐａ，３ｎａ）をオンし続ける際には、上記バッテリー（１１）から供給され上記２個の電磁コイル（５ａ，５ｂ）のうち一方の上記電磁コイル（５ａ）を流れた電流を、他方の上記電磁コイル（５ｂ）に流すよう構成されている、請求項１に記載の電源システム（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電源と電気機器とを繋ぐ一対の電力線と、該電力線に設けられたスイッチとを備える電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

直流電源と電気機器との間を繋ぐ一対の電力線と、該電力線に設けられたスイッチとを備える電源システムが知られている（下記特許文献１参照）。この電源システムは、上記スイッチをオンオフすることにより、直流電源から電気機器に電力を供給する電力供給状態と、電力供給を停止する電力停止状態とを切り替えるよう構成されている。上記電源システムでは、一本の電力線に一個のスイッチを設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１７２８５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記電源システムは、いわゆるロードダンプを充分に抑制できない可能性があった。すなわち、上記電力線は、電力供給状態において、振動等が原因となって、スイッチから外れることがある。電力線がスイッチから外れると、電気機器に流れる電流が急に遮断される。そのため、電力線等に寄生したインダクタンスが原因となって、高いサージが発生する。これがロードダンプである。

【0005】

ロードダンプが生じると電気機器に高いサージが加わるため、従来は、このサージに耐えられるように、電気機器等の設計をする必要があった。例えば、電気機器に含まれるＩＧＢＴやＭＯＳ等の半導体部品として、耐圧が高いものを用いる必要があった。しかしながら、半導体部品は、耐圧を高くするとオン抵抗が高くなり、電力損失が大きくなりやすい。そのため、ロードダンプの発生を抑制でき、耐圧が低い半導体部品を用いて電気機器を構成でき、ひいては電気機器の電力損失を低減できる電源システムが望まれている。

【0006】

また、上記電力システムは、スイッチの接点抵抗が比較的高いため、スイッチの電力損失が大きいという問題がある。そのため、スイッチの電力損失を低減できる電源システムが望まれている。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ロードダンプを抑制でき、スイッチの電力損失を低減できる電源システムを提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、直流電源と電気機器とを繋ぐ一対の電力線と、
該一対の電力線にそれぞれ設けられ、上記直流電源から上記電気機器へ電力を供給する状態と、電力供給を停止した状態とを切り替えるスイッチとを備え、
上記一対の電力線の双方においては、それぞれ２個以上の上記スイッチが互いに並列に接続されており、
プリチャージ用接点部とプリチャージ抵抗とを直列接続してなる直列体が、少なくとも一方の上記電力線に並列接続され、上記直列体は並列接続された複数の上記スイッチと並列に接続されている、電源システムにある。

【発明の効果】

【0009】

上記電源システムにおいては、一対の電力線の双方においては、それぞれ２個以上のスイッチを、互いに並列に接続してある。
そのため、並列接続された複数のスイッチのうち、１個のスイッチから上記電力線が外れても、他のスイッチは電力線に接続しているので、直流電源から電気機器に電流を流し続けることができる。そのため、高いサージが発生することを抑制できる。したがって、耐圧が低い半導体部品を用いて電気機器を構成することができ、半導体部品の電力損失を低減することが可能になる。

【0010】

また、上記電源システムでは、電力線に２個以上のスイッチを、互いに並列に接続しているため、スイッチの接点抵抗の合計値を小さくすることができる。そのため、電気機器に電力を供給するときにおける、スイッチの電力損失を低減することができる。

【0011】

以上のごとく、上記態様によれば、ロードダンプを抑制でき、スイッチの電力損失を低減できる電源システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１における、電気機器への電力供給を停止している状態での、電源システムの回路図。

【図2】実施形態１における、コンデンサをプリチャージしている状態での、電源システムの回路図。

【図3】実施形態１における、全てのスイッチと、プリチャージ用接点部とをオンにした状態での、電源システムの回路図。

【図4】図３の後、プリチャージ用接点部をオフにし、電気機器に電力を供給している状態での、電源システムの回路図。

【図5】実施形態１における、２個の電磁コイルに通電していない状態での、第１リレーの断面図。

【図6】実施形態１における、第１電磁コイルに通電した状態での、第１リレーの断面図。

【図7】実施形態１における、２個の電磁コイルに通電した状態での、第１リレーの断面図。

【図8】図７の後、第１電磁コイルへの通電を停止した状態での、第１リレーの断面図。

【図9】実施形態１における、電磁コイルに通電していない状態での、第２リレーの断面図。

【図10】実施形態１における、電磁コイルに通電した状態での、第２リレーの断面図。

【図11】実施形態１における、電源システムのフローチャート。

【図12】実施形態２における、電磁コイルに通電していない状態での、第２リレーの断面図。

【図13】実施形態２における、電磁コイルに通電した状態での、第２リレーの断面図。

【図14】実施形態３における、電源システムの回路図。

【図15】実施形態３における、電磁コイルに通電していない状態での、電磁コイル及びドライブ回路の回路図。

【図16】実施形態３における、第１電磁コイルに電流を流した状態での、電磁コイル及びドライブ回路の回路図。

【図17】実施形態３における、２個の電磁コイルに電流を流した状態での、電磁コイル及びドライブ回路の回路図。

【図18】実施形態３における、２個の電磁コイルに通電し続けているときの、電磁コイル及びドライブ回路の回路図。

【図19】実施形態４における、電源システムの回路図。

【図20】実施形態５における、電源システムの回路図。

【図21】実施形態６における、電源システムの回路図。

【図22】実施形態７における、電源システムの回路図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

上記電源システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車両用電源システムとすることができる。

【0014】

（実施形態１）
上記電源システムに係る実施形態について、図１〜図１０を用いて説明する。図１に示すごとく、本形態の電源システム１は、一対の電力線２（２ｐ，２ｎ）と、スイッチ３とを備える。
電力線２は、直流電源１０と電気機器８とを繋いでいる。スイッチ３は、一対の電力線２ｐ，２ｎにそれぞれ設けられている。スイッチ３は、直流電源１０から電気機器８へ電力を供給する状態（図４参照）と、電力供給を停止した状態（図１参照）とを切り替えるために設けられている。
図１に示すごとく、各電力線２ｐ，２ｎには、２個のスイッチ３が、互いに並列に接続されている。

【0015】

本形態の電源システム１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車両用電源システム１である。また、電気機器８は電力変換装置である。この電力変換装置を用いて、直流電源１０の直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力によって三相交流モータ（図示しない）を駆動するよう構成されている。これにより、上記車両を走行させている。

【0016】

電力線２には、直流電源１０の正電極１０１と電気機器８とを繋ぐ正側電力線２ｐと、直流電源１０の負電極１０２と電気機器８とを繋ぐ負側電力線２ｎとがある。また、スイッチ３には、正側電力線２ｐに設けられた正側スイッチ３ｐと、負側電力線２ｎに設けられた負側スイッチ３ｎとがある。本形態では、正側電力線２ｐに２個の正側スイッチ３ｐ（第１正側スイッチ３ｐ_ａ及び第２正側スイッチ３ｐ_ｂ）を並列接続すると共に、負側電力線２ｎに２個の負側スイッチ３ｎ（第１負側スイッチ３ｎ_ａ及び第２負側スイッチ３ｎ_ｂ）を並列接続してある。

【0017】

第１正側スイッチ３ｐ_ａと第１負側スイッチ３ｎ_ａとは、１個のリレー４（第１リレー４ａ）内に配されている。また、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと第２負側スイッチ３ｎ_ｂとは、別のリレー４（第２リレー４ｂ）内に配されている。

【0018】

また、負側スイッチ３ｎには、直列体１５が並列接続している。直列体１５は、プリチャージ抵抗１４とプリチャージ用接点部１３とを直列接続してなる。

【0019】

電気機器８には、平滑用のコンデンサ１２が接続している。電気機器８を稼働させる際に、コンデンサ１２が充電されていない状態でスイッチ３ｐ，３ｎをオンすると、コンデンサ１２に突入電流が流れ、スイッチ３ｐ，３ｎが溶着するおそれがある。そのため、本形態では、プリチャージ抵抗１４を用いて、コンデンサ１２を徐々に充電してから、スイッチ３ｐ，３ｎをオンするようにしている。

【0020】

すなわち、電気機器８を稼働する際には、図２に示すごとく、第１正側スイッチ３ｐ_ａとプリチャージ用接点部１３とをオンする。このようにすると、直流電源１０から電流Ｉが、プリチャージ抵抗１４を介して徐々に流れ、コンデンサ１２が充電される。

【0021】

その後、図３に示すごとく、第１負側スイッチ３ｎ_ａと、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと、第２負側スイッチ３ｎ_ｂとをオンにする。このとき、コンデンサ１２は充電されているため、これらのスイッチ３をオンにしても突入電流は流れない。

【0022】

この後、図４に示すごとく、プリチャージ用接点部１３をオフにする。この状態で、２個の正側スイッチ３ｐ_ａ，３ｐ_ｂ、及び２個の負側スイッチ３ｎ_ａ，３ｎ_ｂを介して、直流電源１０から電気機器８に電力を供給する。

【0023】

上記動作を行うため、第１リレー４ａは、第１正側スイッチ３ｐ_ａのみ単独でオンする（図２参照）ことができるよう構成されている。また、第２リレー４ｂは、個々のスイッチ３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂを単独でオンオフできず、同時にしかオンオフできないよう構成されている。

【0024】

第１リレー４ａは、２個の電磁コイル５（第１電磁コイル５ａ及び第２電磁コイル５ｂ）を備える。この２個の電磁コイル５ａ，５ｂを用いて、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａのうち一方のスイッチ３ｐ_ａのみオンしたり（図２参照）、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａを両方ともオンしたり（図４参照）できるよう構成してある。２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａを両方ともオンする時間、すなわち電気機器８に電力を供給する時間は長い。そのため第１リレー４ａは、後述するように、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続けるときには、電磁コイル５の消費電力を低減できるよう構成されている。

【0025】

図５に、第１リレー４ａの構造を示す。上述したように、第１リレー４ａは、２個のスイッチ３（３ｐ_ａ，３ｎ_ａ）と、２個の電磁コイル５（５ａ，５ｂ）とを備える。２個の電磁コイル５ａ，５ｂは、ヨーク４３によって取り囲まれている。第１電磁コイル５ａ内には第１固定コア４１ａが配されており、第２電磁コイル５ｂ内には第２固定コア４１ｂが配されている。ヨーク４３及び固定コア４１ａ，４１ｂは、それぞれ軟磁性体からなる。第１固定コア４１ａには、第１プランジャ４２ａが対向配置され、第２固定コア４１ｂには、第２プランジャ４２ｂが対向配置されている。これらのプランジャ４２ａ，４２ｂの進退動作を利用して、スイッチ３（３ｐ_ａ，３ｎ_ａ）をオンオフ動作するよう構成されている。

【0026】

スイッチ３は、固定接点３１と、可動接点３２と、固定接点支持部３３と、可動接点支持部３４とを備える。固定接点支持部３３に、上記電力線２ｐ，２ｎ（図１参照）が接続している。また、リレーケース４７の上板部４７１と可動接点支持部３４との間には、接点側ばね部材４６が設けられている。この接点側ばね部材４６を用いて、可動接点支持部３４を、プランジャ４２側に押圧している。また、プランジャ４２と電磁コイル５との間には、プランジャ側ばね部材４５が設けられている。このプランジャ側ばね部材４５を用いて、プランジャ４２を、スイッチ３側に押圧している。

【0027】

ヨーク４３は、底壁部４３１と、上壁部４３２と、第１側壁部４３３と、第２側壁部４３４とを備える。固定コア４１は底壁部４３１に接触している。また、上壁部４３２には、プランジャ４２が嵌合する穴部４３５を形成してある。第１側壁部４３３は第１電磁コイル５ａに隣り合う位置に配され、第２側壁部４３４は第２電磁コイル５ｂに隣り合う位置に配されている。第２側壁部４３４には、貫通孔４８１が形成されている。第２側壁部４３４のうち、貫通孔４８１に隣り合う部位は、磁気が飽和する磁気飽和部４８となっている。

【0028】

図６に示すごとく、第１電磁コイル５ａに通電すると、磁束φ１が発生する。この磁束φ１は、第１磁気回路Ｃ１を流れる。第１磁気回路Ｃ１は、第１固定コア４１ａと、第１プランジャ４２ａと、上壁部４３２と、第１側壁部４３３と、底壁部４３１とからなる磁気回路である。磁束φ１が第１磁気回路Ｃ１を流れると、第１プランジャ４２ａが第１固定コア４１ａに吸引される。そのため、接点側ばね部材４６の押圧力により、可動接点支持部３４が押圧され、第１正側スイッチ３ｐ_ａがオンになる。

【0029】

この後、図７に示すごとく、第２電磁コイル５ｂに通電する。このようにすると、第２電磁コイル５ｂから磁束φ２が発生し、この磁束φ２が第２磁気回路Ｃ２を流れる。第２磁気回路Ｃ２は、第２固定コア４１ｂと、第２プランジャ４２ｂと、底壁部４３１と、第２側壁部４３４と、上壁部４３２とからなる磁気回路である。磁束φ２が第２磁気回路Ｃ２を流れると、第２プランジャ４２ｂが第２固定コア４１ｂに吸引される。そのため、第１負側スイッチ３ｎ_ａがオンになる。また、この状態では、２個の電磁コイル５ａ，５ｂの磁束φ１，φ２は、第３磁気回路Ｃ３を流れる。第３磁気回路Ｃ３は、２個の固定コア４１ａ，４１ｂと、２個のプランジャ４２ａ，４２ｂと、上壁部４３２と、底壁部４３１とからなる磁気回路である。

【0030】

この後、図８に示すごとく、第１電磁コイル５ａへの通電を停止する。このようにすると、第１電磁コイル５ａの磁束φ１は消滅し、第２電磁コイル５ｂの磁束φ２は第２磁気回路Ｃ２と第３磁気回路Ｃ３とを流れ続ける。そのため、２個のプランジャ４２ａ，４２ｂを吸引し続けることができ、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続けることができる。

【0031】

上述したように、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続ける時間は長い。そのため、第１リレー４ａは、第２電磁コイル５ｂへの通電のみによって、２個のスイッチ３ｐ，３ｎ_ａをオンし続けることができるように構成されている。これにより、第１リレー４ａの消費電力を低減できるようにしている。

【0032】

また、上述したように、第２磁気回路Ｃ２には、磁気飽和部４８を形成してある。そのため、第２電磁コイル５ｂの磁束φ２は、磁気飽和部４８において飽和し、その一部が第３磁気回路Ｃ３に流れる。そのため、図８に示すごとく、第２電磁コイル５ｂのみ通電したときに、第２電磁コイル５ｂの磁束φ２を第３磁気回路Ｃ３に充分流すことができ、２個のプランジャ４２ａ，４２ｂを強い磁力で吸引することができる。したがって、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａを確実にオンにすることができる。
なお、「磁気が飽和する」とは、ＢＨカーブの磁気飽和領域に入ったことを意味する。磁気飽和領域とは、磁束密度が、飽和磁束密度の５０％以上になる領域と定義することができる。また、飽和磁束密度とは、磁性体に外部から磁界を加え、それ以上外部から磁界を加えても磁化の強さが増加しない状態における磁束密度である。

【0033】

また、図８に示すごとく、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし、電気機器８（図１参照）に電力を供給した後、電力供給を停止する場合には、図５に示すごとく、第２電磁コイル５ｂへの通電を停止する。このようにすると、第２電磁コイル５ｂの磁束φ２が消滅し、プランジャ側ばね部材４５の押圧力により、２個のプランジャ４２が固定コア４１から離隔する。そのため、プランジャ４２に取り付けられた当接部４４が可動接点支持部３４に当接し、スイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａがオフになる。

【0034】

次に、第２リレー４ｂの構造について説明する。第２リレー４ｂは、一個の電磁コイル５（５ｃ）と、２個のスイッチ３（３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂ）とを備える。また、第２リレー４ｂには、プランジャ４２と、ヨーク４３とが配されている。電磁コイル５内には固定コア４１を設けてある。プランジャ４２には当接部４４が取り付けられている。第２リレー４ｂの当接部４４は、スイッチ３側が２つに分岐している。

【0035】

電磁コイル５に通電すると、磁束φが流れ、プランジャ４２が固定コア４１に吸引される。そのため、２個のスイッチ３（３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂ）がオンになる。また、電磁コイル５への通電を停止すると、プランジャ４２が固定コア４１から離隔し、当接部４４が可動接点支持部３４に当接する。そのため、２個のスイッチ３（３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂ）がオフになる。このように、第２リレー４ｂは、１個の電磁コイル５への通電と通電停止とを切り替えることにより、２個のスイッチ３（３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂ）を同時にオンオフできるよう構成されている。

【0036】

次に、電源システム１全体のフローチャートについて説明する。本形態では図１１に示すごとく、まず、第４電磁コイル５ｄ（図１参照）に通電し、プリチャージ用接点部１３をオンする（ステップＳ１）。その後、ステップＳ２に移る。ここでは、第１電磁コイル５ａに通電し、第１正側スイッチ３ｐ_aをオンする。このようにすると、直流電源１０から電流が、プリチャージ抵抗１４を介して徐々にコンデンサ１２に流れる。

【0037】

その後、ステップＳ３に移り、所定時間経過したか、すなわち、コンデンサ１２が充分充電されたか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ４に移る。ステップＳ４では、第２電磁コイル５ｂに通電し、第１負側スイッチ３ｎ_aをオンする。その後、ステップＳ５に移る。ここでは、第３電磁コイル５ｃに通電し、第２正側スイッチ３ｐ_bおよび第２負側スイッチ３ｎ_bをオンする。

【0038】

次いで、ステップＳ６に移る。ここでは、第１電磁コイル５ａへの通電を停止する。これにより、第２電磁コイル５ｂへの通電のみによって、２個のスイッチ３ｐ_a，３ｎ_aをオンし続ける。その後、ステップＳ７に移り、第４電磁コイル５ｄの通電を停止する。これにより、プリチャージ用接点部１３をオフにする。

【0039】

次に、本形態の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本形態においては、個々の電力線２ｐ，２ｎに、２個以上のスイッチ３を、互いに並列に接続してある。
そのため、互いに並列接続された複数個のスイッチ３のうち、１個のスイッチ３から電力線２が外れても、他のスイッチ３は電力線２に接続しているので、直流電源１０から電気機器８に電流を流し続けることができる。そのため、大きなサージが発生することを抑制できる。したがって、耐圧が低い半導体部品を用いて電気機器８を構成することができ、半導体部品の電力損失を低減することが可能になる。

【0040】

また、本形態では、電力線２に、２個以上のスイッチ３を互いに並列に接続しているため、スイッチ３の接点抵抗の合計値を小さくすることができる。そのため、電気機器８に電力を供給するときにおける、スイッチ３の電力損失を低減することができる。

【0041】

また、本形態では、図１に示すごとく、一対の電力線２ｐ，２ｎに設けられた複数のスイッチ３のうち、２個のスイッチ３ｐ，３ｎを、１個のリレー４内に設けてある。そのため、１個のリレー４内に１個のスイッチ３のみを配する場合（図２２参照）と比べて、リレー４の数を低減できる。そのため、電源システム１の部品点数を低減でき、製造コストを低減できる。

【0042】

また、本形態では、図１に示すごとく、正側スイッチ３ｐと負側スイッチ３ｎとを１個のリレー４内に設けてある。
そのため、ロードダンプをより確実に防止できる。すなわち、図２１に示すごとく、２個の正側スイッチ３ｐを同一のリレー４（４ａ）に設け、２個の負側スイッチ３ｎを別の１個のリレー４（４ｂ）内に設けることも可能であるが、この場合、１個のリレー４に接続している２本の電力線２が両方とも外れた場合、大きなサージが発生する可能性がある。例えば、第１リレー４ａに接続している２本の正側電力線２ｐが両方とも外れると、大きなサージが発生する可能性がある。これに対して、図１に示すごとく、正側スイッチ３ｐと負側スイッチ３ｎとを同一のリレー４に設ければ、一方のリレー４ａに接続している２本の電力線２ｐ，２ｎが両方とも外れても、他方のリレー４ｂに接続している２本の電力線２ｐ，２ｎが外れなければ、電流Ｉが流れ続けるため、大きなサージが発生することを抑制できる。そのため、ロードダンプをより確実に防止できる。

【0043】

また、図８に示すごとく、第１リレー４ａは、通電により発生した磁力によりスイッチ３をオンする電磁コイル５を備える。第１リレー４ａは、１個の電磁コイル５（第２電磁コイル５ｂ）に通電することにより、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａを両方ともオンした状態を維持できるよう構成されている。同様に、図１０に示すごとく、第２リレー４ｂは、１個の電磁コイル５ｃに通電することにより、２個のスイッチ３ｐ_ｂ，３ｎａを両方ともオンした状態を維持するよう構成されている。
そのため、各リレー４ａ，４ｂに設けられた２個のスイッチ３をオンし続ける際の、消費電力を低減することができる。

【0044】

また、第１リレー４ａは、図６に示すごとく、２個の電磁コイル５ａ，５ｂを有する。第１リレー４ａは、第１電磁コイル５ａのみ通電すると、第１正側スイッチ３ｐ_ａのみオンになるよう構成されている。そのため、図２に示すごとく、コンデンサ１２のプリチャージ動作を行うことが可能になる。また、第１リレー４ａは、図７に示すごとく、２個の電磁コイル５ａ，５ｂに両方とも通電すると、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａが両方ともオンになるよう構成されている。この後、図８に示すごとく、第２電磁コイル５ｂへの通電を維持しつつ第１電磁コイル５ａへの通電を停止すると、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａを両方ともオンし続けるよう構成されている。そのため、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続ける際の消費電力を低減することができる。

【0045】

以上のごとく、本形態によれば、ロードダンプを抑制でき、スイッチの電力損失を低減できる電源システムを提供することができる。

【0046】

なお、本形態では、図１に示すごとく、直列体１５を負側電力線２ｎに設けたが、正側電力線２ｐに設けても良い。

【0047】

また、本形態では、正側電力線２ｐと負側電力線２ｎとに、それぞれ２個のスイッチ３を並列に接続したが、本発明はこれに限るものではなく、正側電力線２ｐと負側電力線２ｎとのいずれか一方にのみ、２個のスイッチ３を並列接続してもよい。また、３個以上のスイッチ３を並列に接続してもよい。

【0048】

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

【0049】

（実施形態２）
本形態は、第２リレー４ｂの構造を変更した例である。図１２に示すごとく、本形態では、第２正側スイッチ３ｐ_bと第２負側スイッチ３ｎ_bとで、プランジャ４２（４２ｃ，４２ｄ）を別々にしてある。第２正側スイッチ３ｐ_bは第３プランジャ４２ｃによってオンオフ動作し、第２負側スイッチ３ｎ_bは第４プランジャ４２ｄによってオンオフ動作する。第３プランジャ４２ｃは第３電磁コイル５ｃ内に配されている。第４プランジャ４２ｄは、第３電磁コイル５ｃの外側に配されている。

【0050】

図１３に示すごとく、第３電磁コイル５ｃに通電すると、磁束φが第４磁気回路Ｃ４を流れる。第４磁気回路Ｃ４は、２個のプランジャ４２ｃ，４２ｄのうち第３プランジャ４２ｃのみを含む磁気回路である。磁束φが第４磁気回路Ｃ４を流れると、第３プランジャ４２ｃが吸引され、第２正側スイッチ３ｐ_bがオンになる。

【0051】

また、第４磁気回路Ｃ４には、磁気飽和部４８が形成されている。そのため、第３電磁コイル５ｃの磁束φの一部は、第５磁気回路Ｃ５にも流れる。第５磁気回路Ｃ５は、２個のプランジャ４２ｃ，４２ｄを両方とも含む磁気回路である。磁束φが第５磁気回路Ｃ５を流れると、第４プランジャ４２ｄが吸引され、第２負側スイッチ３ｎ_bがオンになる。

【0052】

上記構成を採用すると、２個のスイッチ３ｐ_b，３ｎ_bのうち、どちらか一方が溶着した場合でも、他方のスイッチをオンオフ動作させることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0053】

（実施形態３）
本形態は、電源システム１の回路構成、及び電磁コイル５ａ，５ｂの通電方法を変更した例である。図１４に示すごとく、本形態では、第１正側スイッチ３ｐ_ａと第１負側スイッチ３ｎ_ａとを別のリレー４内に設けてある。また、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと第２負側スイッチ３ｎ_ｂとを一つのリレー４（４ｃ）内に設けてある。電気機器８を稼働する際の、各スイッチ３をオンオフする順番は、実施形態１と同様である。すなわち、コンデンサ１２を充電する際は、第１正側スイッチ３ｐ_ａとプリチャージ用接点部１３とをオンにする。充電が完了した後、第１負側スイッチ３ｎ_ａと、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと、第２負側スイッチ３ｎ_ｂとをオンする。その後、プリチャージ用接点部１３をオフにする。

【0054】

第１電磁コイル５ａに通電すると、第１正側スイッチ３ｐ_ａがオンする。また、第２電磁コイル５ｂに通電すると、第１負側スイッチ３ｎ_ａがオンする。このように、第１正側スイッチ３ｐ_ａと第１負側スイッチ３ｎ_ａとは、別々にオンオフ動作できるよう構成されている。また、第３電磁コイル５ｃに通電すると、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと第２負側スイッチ３ｎ_ｂとが同時にオンする。このように、第２正側スイッチ３ｐｂと第２負側スイッチ３ｎｂとは、別々にオンオフ動作できないよう構成されている。

【0055】

図１５に示すごとく、第１電磁コイル５ａ及び第２電磁コイル５ｂには、ドライブ回路６が接続している。ドライブ回路６は、第１スイッチング素子７ａと、第２スイッチング素子７ｂと、第３スイッチング素子７ｃと、ダイオード６１とによって構成されている。第１スイッチング素子７ａは、第１電磁コイル５ａに直列に接続し、かつ第２電磁コイル５ｂに並列に接続している。また、第２スイッチング素子７ｂは、第２電磁コイル５ｂに直列に接続し、かつ第１電磁コイル５ａに並列に接続している。

【0056】

ダイオード６１は、第１電磁コイル５ａと第２電磁コイル５ｂとの間に介在している。第１電磁コイル５ａとダイオード６１と第２電磁コイル５ｂと第３スイッチング素子７ｃとは、直列に接続されている。

【0057】

コンデンサ１２（図１４参照）を充電する際には、図１６に示すごとく、第１スイッチング素子７ａ及び第３スイッチング素子７ｃをオンにする。このようにすると、バッテリー１１の電流ｉが第１電磁コイル５ａに流れ、第１正側スイッチ３ｐ_ａがオフからオンに切り替わる。なお、第２電磁コイル５ｂは電気抵抗を有しており、かつダイオード６１の順方向における抵抗値は第１スイッチング素子７ａのオン抵抗よりも高いため、第１スイッチング素子７ａをオンしただけでは、バッテリー１１の電流ｉは第２電磁コイル５ｂには殆ど流れない。

【0058】

次いで、図１７に示すごとく、第２スイッチング素子７ｂをオンにする。このようにすると、バッテリー１１の電流ｉが第２電磁コイル５ｂに流れ、第１負側スイッチ３ｎ_ａ（図１４参照）がオンになる。

【0059】

その後、図１８に示すごとく、第３スイッチング素子７ｃをオンにしたまま、第１スイッチング素子７ａと第２スイッチング素子７ｂとをオフすると、バッテリー１１の電流ｉは、２個の電磁コイル５ａ，５ｂを直列に流れる。そのため、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａがオンし続ける。

【0060】

このように、本形態では、スイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオフからオンに切り替える際には、バッテリー１１の電流ｉを各電磁コイル５ａ，５ｂに分配して流している（図１７参照）。また、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続ける際には、バッテリー１１の電流ｉを、２個の電磁コイル５ａ，５ｂに直列に流している（図１８参照）。つまり、一方の電磁コイル５ａを流れたバッテリー１１の電流ｉが、他方の電磁コイル５ｂにも流れるようにしている。

【0061】

このようにすると、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続ける際における、電磁コイル５ａ，５ｂの消費電力を低減できる。つまり、個々の電磁コイル５ａ，５ｂの電気抵抗をＲとすると、各スイッチ３をオンするとき、すなわち図１７に示すごとく、バッテリー１１の電流ｉを分配して流す際には、２個の電磁コイル５ａ，５ｂは並列接続されているため、全体の電気抵抗はＲ／２になる。そのため、バッテリー１１の電圧をＶとすると、バッテリー１１から供給される電流ｉは、ｉ＝２Ｖ／Ｒとなり、バッテリー１１の消費電力Ｗは、Ｗ＝Ｖｉ＝２Ｖ^２／Ｒとなる。これに対して、２個のスイッチ３をオンし続けるとき、すなわち図１８に示すごとく、バッテリー１１の電流ｉを２個の電磁コイル５ａ，５ｂに直列に流す場合は、２個の電磁コイル５ａ，５ｂ全体の電気抵抗は２Ｒになる。そのため、バッテリー１１の電流ｉ＝Ｖ／２Ｒとなり、消費電力Ｗ＝Ｖｉ＝Ｖ^２／２Ｒとなる。したがって、図１７のように電流ｉを分配して流す場合と比べて、消費電力を１／４にすることができる。そのため、低い消費電力で、２個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｎ_ａをオンし続けることができる。

【0062】

また、本形態では、個々のスイッチ３をオフからオンに切り替える際に、強い磁力を発生することができる。すなわち、スイッチ３をオフからオンに切り替える際（図１７参照）は、上述したように、バッテリー１１から供給される電流ｉは、ｉ＝２Ｖ／Ｒとなる。そのため、個々の電磁コイル５ａ，５ｂに流れる電流はＶ／Ｒとなり、スイッチ３をオンし続ける場合（図１８参照）に各電磁コイル５に流れる電流（Ｖ／２Ｒ）よりも大きい。そのため、スイッチ３をオフからオンに切り替える際には、各電磁コイル５ａ，５ｂから強い磁力を発生することができ、スイッチ３を確実にオンすることができる。

【0063】

また、スイッチ３をオンした状態を維持する場合（図１８参照）は、上述したように、各電磁コイル５に流れる電流ｉはＶ／２Ｒであり、スイッチ３をオフからオンに切り替える場合の電流値（Ｖ／Ｒ）よりも低い。しかしながら、スイッチ３をオンし続ける際には、小さな磁力でも足りるため、各電磁コイル５に流れる電流が少なくても大きな問題は生じない。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0064】

なお、本形態では、第１正側スイッチ３ｐ_ａと第１負側スイッチ３ｎ_ａとを別のリレー４内に設けたが、これらを同一のリレー４内に設けてもよい。

【0065】

（実施形態４）
本形態は、リレー４の構成を変更した例である。図１９に示すごとく、本形態では、第１リレー４ａに、第１正側スイッチ３ｐ_ａとプリチャージ用接点部１３とを設けてある。第１リレー４ａは、一個の電磁コイル５（５ａ）のみ有する。この電磁コイル５ａに通電すると、第１正側スイッチ３ｐ_ａとプリチャージ用接点部１３とが同時にオンするよう構成されている。

【0066】

また、第２リレー４ｂには、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと第２負側スイッチ３ｎ_ｂとが設けられている。第１負側スイッチ３ｎ_ａは、第３リレー４ｃに設けられている。

【0067】

電気機器８を稼働する際には、実施形態１と同様に、第１正側スイッチ３ｐ_ａとプリチャージ用接点部１３とをオンにし、コンデンサ１２を充電する。その後、他のスイッチ３ｎ_ａ，３ｐ_ｂ，３ｎ_ｂをオンする。本形態では、この後、プリチャージ用接点部１３をオフにせず、オンし続ける。プリチャージ抵抗１４の抵抗値は大きいため、スイッチ３ｐ，３ｎをオンしている状態では、プリチャージ用接点部１３をオンしても、プリチャージ抵抗１４には殆ど電流は流れない。

【0068】

本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、リレー４に用いられる電磁コイル５を、合計３個にすることができる。そのため、電源システム１の製造コストを低減することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0069】

（実施形態５）
本形態は、コンデンサ１２の充電方法を変更した例である。図２０に示すごとく、本形態では、コンデンサ１２に並列に、充電装置１６を設けている。充電装置１６は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータからなる。電気機器８を稼働する際には、充電装置１６を用いてコンデンサ１２を充電する。その後、４個のスイッチ３をオンする。コンデンサ１２を充電してからスイッチ３をオンするため、突入電流が流れることを抑制できる。

【0070】

また、本形態では、第１正側スイッチ３ｐ_ａと第１負側スイッチ３ｎ_ａとを一個のリレー４ａ内に設けてある。さらに、第２正側スイッチ３ｐ_ｂと第２負側スイッチ３ｎ_ｂとを別のリレー４ｂ内に設けてある。個々のリレー４ａ，４ｂは、一個の電磁コイル５のみを有する。各リレー４ａ，４ｂは、一個の電磁コイル５に通電すると、２個のスイッチ３を両方ともオンできるよう構成されている。

【0071】

上記構成にすると、電磁コイル５の数を合計２個と少なくすることができる。そのため、電源装置１の製造コストを低減できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0072】

（実施形態６）
本形態は、リレー４の構成を変更した例である。図２１に示すごとく、本形態では、２個の正側スイッチ３ｐ_ａ，３ｐ_ｂを一個のリレー４（第１リレー４ａ）内に設けている。また、２個の負側スイッチ３ｎ_ａ，３ｎ_ｂを別のリレー４（第２リレー４ｂ）内に設けている。また、プリチャージ用接点部１３を、第３リレー４ｃ内に設けている。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【0073】

（実施形態７）
本形態は、リレー４の構成を変更した例である。図２２に示すごとく、本形態では、４個のスイッチ３ｐ_ａ，３ｐ_ｂ，３ｎ_ａ，３ｎ_ｂと、プリチャージ用接点部１３とを、それぞれ別のリレー４（４ａ〜４ｅ）内に設けてある。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

【符号の説明】

【0074】

１ 電源システム
１０ 直流電源
２ 電力線
３ スイッチ
８ 電気機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】