特開 2024-162780 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162780

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02H 9/02 20060101AFI20241114BHJP

   H01H 47/00 20060101ALI20241114BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241114BHJP

   H02H 7/16 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H02H9/02 D

H01H47/00 C

B60L3/00 J

B60L3/00 N

H02H7/16 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078669

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 謙一郎

(72)【発明者】

【氏名】岸本 直之

(72)【発明者】

【氏名】大森 祐哉

【テーマコード（参考）】

5G013

5G053

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G013AA02

5G013AA17

5G013BA01

5G013CA05

5G053AA01

5G053AA05

5G053BA04

5G053CA04

5G053EC01

5G053FA05

5H125AA01

5H125AC12

5H125BB00

5H125DD05

5H125EE13

(57)【要約】

【課題】各端子の接点の抵抗の増加を抑制する。
【解決手段】システムを起動するときには、正極側リレーおよび負極側リレーのうちプリチャージリレーおよび制限抵抗がバイパスする一方のリレーをオフすると共に正極側リレーおよび負極側リレーのうち他方のリレーおよびプリチャージリレーをオンにしてコンデンサのプリチャージを開始し、プリチャージの開始後コンデンサの電圧が電源の電圧より低い所定電圧を超えたときに、一方のリレーをオンする所定処理を実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源と、
第１電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電源からの第２電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに設けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、プリチャージリレーおよび制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路と、を有するリレー装置と、
前記第１電力ラインの正極側ラインと前記第２電力ラインの正極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の正極側端子と、
前記第１電力ラインの負極側ラインと前記第２電力ラインの負極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の負極側端子と、
前記正極側リレーと前記負極側リレーと前記プリチャージリレーとを制御する制御装置と、
を備え、負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記制御装置は、システム起動時において、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記プリチャージリレーおよび前記制限抵抗がバイパスする一方のリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち他方のリレーおよび前記プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサのプリチャージを開始し、前記プリチャージの開始後前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧より低い所定電圧を超えたときに、前記一方のリレーをオンする所定処理を実行する
電源装置。

【請求項2】

請求項１記載の電源装置であって、
前記制御装置は、前記負荷が所定時間以上動作していない場合の前記システム起動時であって前記プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、１組の前記正極側端子および１組の前記負極側端子のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加が検出された場合の前記システム起動時であって前記プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、前記システム起動時に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えた場合において前記システム起動の複数回に一回の頻度で、前記所定処理を実行する
電源装置。

【請求項3】

電源と、
第１電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電源からの第２電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに設けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、プリチャージリレーおよび制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路と、を有するリレー装置と、
前記第１電力ラインの正極側ラインと前記第２電力ラインの正極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の正極側端子と、
前記第１電力ラインの負極側ラインと前記第２電力ラインの負極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の負極側端子と、
システムを起動するときには、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記プリチャージリレーおよび前記制限抵抗がバイパスする一方のリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち他方のリレーおよび前記プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサのプリチャージを開始し、前記プリチャージの完了後に、前記一方のリレーをオンにすると共に前記プリチャージリレーをオフにしてシステム起動状態にする制御装置と、
を備え、負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記リレー装置は、追加プリチャージリレーおよび前記制限抵抗より抵抗値が小さい追加制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続された追加プリチャージ回路を有し、
前記制御装置は、所定時に、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスするほうのリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスしないほうのリレーおよび前記追加プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサの追加プリチャージを開始し、前記追加プリチャージの開始後前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧より低い所定電圧を超えたときに、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスするリレーをオンする所定処理を実行する
電源装置。

【請求項4】

請求項３記載の電源装置であって、
前記制御装置は、前記負荷が所定時間以上動作していない場合の前記所定時であって前記追加プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、１組の前記正極側端子および１組の前記負極側端子のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加が検出された場合の前記所定時であって前記追加プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、前記所定時に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えた場合においてシステム起動の複数回に一回の頻度で、前記所定処理を実行する
電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気部品が２つの端子（雄型コネクタ端子および雌型コネクタ端子）により接続されるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この２つの端子を嵌合させる際に２つの端子うちの一方を他方に摺動させるワインピングを行なうときには、２つの端子のうち一方が他方に対して摺動される摺動距離と、２つの端子の接点の間に印加される接触荷重とを調整して、２つの端子の接点の抵抗値を所定値以下としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７４２７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電源と、第１電力ラインの正極側ラインと負極側ラインとに取り付けられるコンデンサと、第２電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに設けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、プリチャージリレーおよび制限抵抗が正極側リレーまたは負極側リレーをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路と、を有するリレー装置と、第１電力ラインの正極側ラインと第２電力ラインの正極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の正極側端子と、第１電力ラインの負極側ラインと第２電力ラインの負極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の負極側端子と、を備える電源装置では、各端子の接点に被膜が形成されることがある。接点に被膜が形成されると、接点の抵抗が増加してしまう。

【0005】

本発明の電源装置は、各端子の接点の抵抗の増加を抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

本発明の第１の電源装置は、
電源と、
第１電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電源からの第２電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに設けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、プリチャージリレーおよび制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路と、を有するリレー装置と、
前記第１電力ラインの正極側ラインと前記第２電力ラインの正極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の正極側端子と、
前記第１電力ラインの負極側ラインと前記第２電力ラインの負極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の負極側端子と、
前記正極側リレーと前記負極側リレーと前記プリチャージリレーとを制御する制御装置と、
を備え、負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記制御装置は、システム起動時において、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記プリチャージリレーおよび前記制限抵抗がバイパスする一方のリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち他方のリレーおよび前記プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサのプリチャージを開始し、前記プリチャージの開始後前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧より低い所定電圧を超えたときに、前記一方のリレーをオンする所定処理を実行する
ことを要旨とする。

【0008】

こうした本発明の第１の電源装置において、前記制御装置は、 前記制御装置は、前記負荷が所定時間以上動作していない場合の前記システム起動時であって前記プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、１組の前記正極側端子および１組の前記負極側端子のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加が検出された場合の前記システム起動時であって前記プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、前記システム起動時に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えた場合において前記システム起動の複数回に一回の頻度で、前記所定処理を実行してもよい。こうすれば、所定処理が頻繁に実行されることを抑制できる。ここで、「所定時間」としては、各接点に接点抵抗が有意に低下する厚さの被膜が形成されるのに要する時間などを挙げることができる。

【0009】

本発明の第２の電源装置は、
電源と、
第１電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに取り付けられたコンデンサと、
前記電源からの第２電力ラインの正極側ラインおよび負極側ラインに設けられた正極側リレーおよび負極側リレーと、プリチャージリレーおよび制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路と、を有するリレー装置と、
前記第１電力ラインの正極側ラインと前記第２電力ラインの正極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の正極側端子と、
前記第１電力ラインの負極側ラインと前記第２電力ラインの負極側ラインとを接続するために互いに接続される少なくとも１組の負極側端子と、
システムを起動するときには、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記プリチャージリレーおよび前記制限抵抗がバイパスする一方のリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち他方のリレーおよび前記プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサのプリチャージを開始し、前記プリチャージの完了後に、前記一方のリレーをオンにすると共に前記プリチャージリレーをオフにしてシステム起動状態にする制御装置と、
を備え、負荷に電力を供給する電源装置であって、
前記リレー装置は、追加プリチャージリレーおよび前記制限抵抗より抵抗値が小さい追加制限抵抗が前記正極側リレーまたは前記負極側リレーをバイパスするように直列に接続された追加プリチャージ回路を有し、
前記制御装置は、所定時に、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスするほうのリレーをオフすると共に前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスしないほうのリレーおよび前記追加プリチャージリレーをオンにして前記コンデンサの追加プリチャージを開始し、前記追加プリチャージの開始後前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧より低い所定電圧を超えたときに、前記正極側リレーおよび前記負極側リレーのうち前記追加プリチャージリレーおよび前記追加制限抵抗がバイパスするリレーをオンする所定処理を実行する
ことを要旨とする。

【0010】

こうした本発明の第２の電源装置において、前記制御装置は、前記負荷が所定時間以上動作していない場合の前記所定時であって前記追加プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、１組の前記正極側端子および１組の前記負極側端子のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加が検出された場合の前記所定時であって前記追加プリチャージの開始後に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えたときに、または、前記所定時に前記コンデンサの電圧が前記所定電圧を超えた場合においてシステム起動の複数回に一回の頻度で、前記所定処理を実行してもよい。こうすれば、所定処理が頻繁に実行されることを抑制できる。ここで、「所定時間」としては、各接点に接点抵抗が有意に低下する厚さの被膜が形成されるのに要する時間などを挙げることができる。

【0011】

また、本発明の第１、第２の電源装置において、前記正極側端子および前記負極側端子は、銅にメッキ処理が施されて形成された金属部を有してもよい。こうすれば、各端子の接点に形成される被膜を破壊することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施例としての電源装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図3】プリチャージを開始してからのコンデンサ３５の電圧Ｖｃ、バッテリ３６の電流Ｉｂ、プリチャージリレーＳＰの状態、負極側リレーＳＧの状態の時間変化の一例を説明するための説明図である。

【図4】変形例の電源装置を搭載する電気自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【実施例0014】

図１は、本発明の一実施例としての電源装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図中、インダクタＬｗｈｐ、Ｌｗｈｎ、抵抗Ｒｗｈｐ、Ｒｗｈｎは、ワイヤハーネスＷＨの正極側ライン、負極側ラインの寄生インダクタンス、寄生抵抗である。抵抗Ｒｂは、バッテリ３６の内部抵抗である。インダクタＬｃ、抵抗Ｒｃは、コンデンサ３５の等価直列インダクタンスと等価直列抵抗である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、パワーコントロールユニットＰＣＵと、電池パックＢＰと、電子制御ユニット（制御装置）５０と、を備える。パワーコントロールユニットＰＣＵと電池パックＢＰは、ワイヤハーネスＷＨを介して接続されている。ここで、実施例の電源装置としては、パワーコントロールユニットＰＣＵのコンデンサ３５と、電池パックＢＰと、第１正極側端子Ｔｐ１、Ｔｗｈｐ１と、第２正極側端子Ｔｐ２、Ｔｗｈｐ２と、第１負極側端子Ｔｎ１、Ｔｗｈｎ１と、第２負極側端子Ｔｎ２、Ｔｗｈｎ２と、電子制御ユニット５０と、が相当する。

【0015】

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪２２ａ、２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。

【0016】

パワーコントロールユニットＰＣＵは、インバータ３４と、コンデンサ３５と、を備える。

【0017】

インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられると共に第１電力ライン４２に接続されている。このインバータ３４は、６つのトランジスタＴ１１～Ｔ１６と、トランジスタＴ１１～Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１～Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１～Ｔ１６は、それぞれ第１電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。トランジスタＴ１１～Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１～Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。

【0018】

コンデンサ３５は、第１電力ライン４２の正極側ライン、負極側ラインに取り付けられている。第１電力ライン４２の正極側ライン、負極側ラインには、第１正極側、第１負極側端子Ｔｐ１、Ｔｎ１が接続されている。第１正極側、第１負極側端子Ｔｐ１、Ｔｎ１は、銅にメッキ処理が施されて形成された金属部を有する。第１正極側、第１負極側端子Ｔｐ１、Ｔｎ１は、金属部がワイヤハーネスＷＨの正極側ライン、負極側ラインに接続された第１正極側、第１負極側端子Ｔｗｈｐ１、Ｔｗｈｎ１の金属部に接続されている。第１正極型端子、第１負極側端子Ｔｗｈｐ１、Ｔｗｈｎ１の金属部は、銅にメッキ処理が施されて形成されている。第１正極側端子Ｔｐ１と第１正極側端子Ｔｗｈｐ１との接点、第１負極側端子Ｔｎ１と第１負極側端子Ｔｗｈｎ１と接点には、接点抵抗Ｒｃｐ１、Ｒｃｎ１が形成されている。

【0019】

電池パックＢＰは、バッテリ３６と、リレー装置４８と、を備える。

【0020】

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、第２電力ライン４４に接続されている。

【0021】

リレー装置４８は、第２電力ライン４４に設けられている。このリレー装置４８は、第２電力ライン４４の正極側ラインに設けられた正極側リレーＳＢ（他方のリレー）と、第２電力ライン４４の負極側ラインに設けられた負極側リレーＳＧ（一方のリレー）と、プリチャージリレーＳＰおよび制限抵抗ＳＲが負極側リレーＳＧをバイパスするように直列に接続されたプリチャージ回路ＳＣと、を備える。ここで、プリチャージ回路ＳＣは、バッテリ３６からインバータ３４側に電力を供給する際に、正極側リレーＳＢおよび負極側リレーＳＧをオンにする前にコンデンサ３５を充電する（プリチャージを行なう）ための回路である。リレー装置４８は、電子制御ユニット５０によってオンオフ制御されることにより、バッテリ３６側とコンデンサ３５側との接続および接続の解除を行なう。第２電力ライン４４には、第２正極側、第２負極側端子Ｔｐ２、Ｔｎ２が接続されている。第２正極側、第２負極側端子Ｔｐ２、Ｔｎ２は、銅にメッキ処理が施されて形成された金属部を有する。第２正極側、第２負極側端子Ｔｐ２、Ｔｎ２は、金属部がワイヤハーネスＷＨの正極側ライン、負極側ラインに接続された第２正極型端子、第２負極側端子Ｔｗｈｐ２、Ｔｗｈｎ２の金属部に接続されている。第２正極側、第２負極側端子Ｔｐ２、Ｔｎ２の金属部は、銅にメッキ処理が施されて形成されている。第２正極側端子Ｔｐ２と第２正極側端子Ｔｗｈｐ２との接点、第２負極側端子Ｔｎ２と第２負極側端子Ｔｗｈｎ２との接点には、接点抵抗Ｒｃｐ２、Ｒｃｎ２が形成される。なお、制限抵抗ＳＲの抵抗値は、抵抗Ｒｗｈｐ、Ｒｗｈｎ、Ｒｃ、接点抵抗Ｒｃｐ１、Ｒｃｐ２、Ｒｃｎ１、Ｒｃｎ２に比して大きく設定されており、例えば、数１０Ω程度に設定されている。

【0022】

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４やデータを一時的に記憶するＲＡＭ５６、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２の各相に流れる電流を検出する電流センサからのモータ３２に流れる相電流Ｉｕ、Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、コンデンサ３５の端子間に取り付けられた電圧センサ３５ａからのコンデンサ３５（第１電力ライン４２）の電圧Ｖｃも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＨも挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。

【0023】

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１～Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。

【0024】

次に、こうして構成された実施例での電気自動車２０の動作、特に、システム起動時の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンは、システム起動操作（イグニッションスイッチ６０のオン操作）が行なわれたときに、実行される。なお、図２の処理ルーチンの実行開始時には、リレー装置４８のリレーの全て（正極側リレーＳＢ、負極側リレーＳＧ、プリチャージリレーＳＰ）がオフになっている。

【0025】

本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、正極側リレーＳＢおよびプリチャージリレーＳＰをオンにしてコンデンサ３５のプリチャージを開始する（ステップＳ１００）。こうしたプリチャージによりコンデンサ３５の電圧が上昇を開始する。

【0026】

続いて、電圧センサ３５ａからのコンデンサ３５の電圧Ｖｃを入力し（ステップＳ１１０）、電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。所定電圧Ｖｃｒｅｆは、バッテリ３６の電圧Ｖｂより低い電圧であって、ステップＳ１３０で負極側リレーＳＧをオンしたときに、コンデンサ３５や正極側リレーＳＢ、負極側リレーＳＧの定格電流の範囲内で突入電流Ｉｒを流すことができる電圧である。所定電圧Ｖｃｒｅｆは、バッテリ３６の電圧Ｖｂより１００Ｖ～数１００Ｖ程度低い値などを用いることができる。

【0027】

電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆ以下のときには、ステップＳ１１０に戻り、電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えるまで、ステップＳ１１０、Ｓ１２０を繰り返す。

【0028】

電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えると、負極側リレーＳＧをオンする所定処理を実行する（ステップＳ１３０）。上述したように、所定電圧Ｖｃｒｅｆは、負極側リレーＳＧをオンしたときに、コンデンサ３５の定格電流の範囲内で電流Ｉｂが突入電流となる電圧に設定されている。このときの突入電流Ｉｒは、次式（１）を用いて算出できる。式（１）中、「Ｖｂ」はバッテリ３６の電圧、「Ｖｃ」はコンデンサ３５の電圧、「ＳＲ」、「Ｒｗｈｐ」、「Ｒｗｈｎ」、「Ｒｃｐ」、「Ｒｃｎ」、「Ｒｃ」、「Ｒｂ」は、それぞれ制限抵抗ＳＲ、抵抗Ｒｗｈｐ、Ｒｗｈｎ、正極側端子同士の接点（第１正極側端子Ｔｐ１と第１正極側端子Ｔｗｈｐ１との接点、第２正極側端子Ｔｐ２と第２正極側端子Ｔｗｈｐ２との接点）の合成抵抗（＝Ｒｃｐ１＋Ｒｃｐ２）、負極側端子同士の接点（第１負極側端子Ｔｎ１と第１負極側端子Ｔｗｈｎ１との接点、第２負極側端子Ｔｎ２と第２負極側端子Ｔｗｈｎ２との接点）の合成抵抗（＝Ｒｃｎ１＋Ｒｃｎ２）、抵抗Ｒｃ、抵抗Ｒｂの抵抗値である。制限抵抗ＳＲの抵抗値は、抵抗Ｒｗｈｐ、Ｒｗｈｎ、正極側端子同士の接点の合成抵抗、負極側端子同士の接点の合成抵抗、抵抗Ｒｃ、Ｒｂの抵抗値に比して大きいことから、負極側リレーＳＧをオンすると、バッテリ３６の電流の大部分がプリチャージ回路ＳＣを介さずに、負極側リレーＳＧを介して流れることになる。つまり、式（１）中の「ＳＲ」が値０に近づき、突入電流Ｉｒが増大する。

【0029】

Ir=(Vb-Vc)/(SR+Rb+Rcp+Rwhp+Rc+Rcn+Rwhn) ・・・(1)

【0030】

図３は、プリチャージを開始してからのコンデンサ３５の電圧Ｖｃ、バッテリ３６の電流Ｉｂ、プリチャージリレーＳＰの状態、負極側リレーＳＧの状態の時間変化の一例を説明するための説明図である。プリチャージが開始されると（時刻ｔ０）、電圧Ｖｃが値０から上昇を開始する。プリチャージが開始された直後は、電流Ｉｂが急上昇するが、その後徐々に減少する。電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えると（時刻ｔ１）、負極側リレーＳＧがオンになり、バッテリ３６の電流が急増し、端子間（第１正極側端子Ｔｐ１と第２正極側端子Ｔｐ２との間および第１負極側端子Ｔｎ１と第２負極側端子Ｔｎ２との間）に突入電流Ｉｒが流れる。端子間に突入電流Ｉｒが流れると、端子同士の接点の温度上昇が促進される。こうした端子同士の接点の温度上昇により、各接点に形成されている被膜の少なくとも一部を破壊することができ、各端子の接点の抵抗の増加を抑制できる。また、所定電圧Ｖｃｒｅｆは、負極側リレーＳＧをオンしたときに、コンデンサ３５や正極側リレーＳＢ、負極側リレーＳＧの定格電流の範囲内で突入電流を流すことができる電圧であることから、コンデンサ３５や正極側リレーＳＢ、負極側リレーＳＧを保護しつつ突入電流Ｉｒを流すことができる。

【0031】

続いて、コンデンサ３５のプリチャージが完了したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、コンデンサ３５のプリチャージが完了したか否かは、例えば、電圧センサ３５ａからのコンデンサ３５の電圧Ｖｃがプリチャージを完了してよい閾値Ｖｒｅｆ以上に至ったか否かを判定することにより行なうことができる。閾値Ｖｒｅｆは、所定電圧Ｖｃｒｅｆより高く、バッテリ３６の電圧Ｖｂよりも数Ｖ～数十Ｖ程度低い値などを用いることができる。

【0032】

コンデンサ３５のプリチャージが完了していないときには、プリチャージが完了するまで待ち（ステップＳ１４０）、コンデンサ３５のプリチャージが完了したときには、プリチャージリレーＳＰをオフして（ステップＳ１５０）、レディオン即ちシステム起動状態（モータ３２およびインバータ３４を駆動可能な状態）にして、本ルーチンを終了する。こうした処理により、コンデンサ３５や正極側リレーＳＢ、負極側リレーＳＧを保護しつつ、レディオン即ちシステム起動状態へ移行できる。

【0033】

以上説明した実施例の電源装置を搭載する電気自動車２０によれば、システムを起動するときには、負極側リレーＳＧをオフすると共に正極側リレーＳＢおよびプリチャージリレーＳＰをオンにしてコンデンサ３５のプリチャージを開始し、プリチャージの開始後コンデンサ３５の電圧Ｖｃがバッテリ３６の電圧Ｖｂより低い所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、負極側リレーＳＧをオンする所定処理を実行することにより、各端子の接点の抵抗の増加を抑制できる。

【0034】

実施例の電源装置を搭載する電気自動車２０では、システムを起動するときには、負極側リレーＳＧをオフすると共に正極側リレーＳＢおよびプリチャージリレーＳＰをオンにしてコンデンサ３５６のプリチャージを開始している。しかし、図４の変形例の電気自動車１２０に例示するように、リレー装置４８に、追加プリチャージリレーＳＰａおよび制限抵抗ＳＲより抵抗値が低い追加制限抵抗ＳＲａが負極側リレーＳＧをバイパスするように直列に接続された追加プリチャージ回路ＳＣａを設けてもよい。この場合、例えば、電気自動車２０の点検時やメンテナンスを行なうときなどの所定時に、負極側リレーＳＧをオフすると共に正極側リレーＳＢおよび追加プリチャージリレーＳＰａをオンにしてコンデンサ３５の追加プリチャージを開始し、プリチャージの開始後コンデンサ３５の電圧Ｖｃがバッテリ３６の電圧Ｖｂより低い所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、負極側リレーＳＧをオンする所定処理を実行する。こうすれば、所定処理において、突入電流を増加させることができ、各端子の接点の抵抗の増加をより大きく抑制できる。

【0035】

実施例や変形例の電源装置を搭載する電気自動車２０、１２０では、システム起動時のプリチャージの開始後、または、所定時にコンデンサ３５の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、所定処理を実行している。しかし、負荷としてのモータ３２やインバータ３４が所定時間以上動作していない場合のシステムの起動時や所定時にコンデンサ３５の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、所定処理を実行してもよい。この場合、負荷としてのモータ３２やインバータ３４が動作していない時間が所定時間未満のときには、プリチャージの開始後所定処理を実行せずに、コンデンサ３５のプリチャージが完了するまで待ち、コンデンサ３５のプリチャージが完了したときには、プリチャージリレーＳＰをオフして、レディオン即ちシステム起動状態にすればよい。ここで、「所定時間」は、各接点の接点抵抗Ｒｃｐ１、Ｒｃｐ２、Ｒｃｎ１、Ｒｃｎ２の抵抗値が有意に増加する厚さの被膜が各接点に形成されるのに要する時間であり、例えば、１５日、３０日、４５日などとすればよい。

【0036】

実施例や変形例の電源装置を搭載する電気自動車２０、１２０では、システム起動時のプリチャージの開始後、または、所定時にコンデンサ３５の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、所定処理を実行している。しかし、第１正極側端子Ｔｐ１と第１正極側端子Ｔｗｈｐ１との接点および第２正極側端子Ｔｐ２と第２正極側端子Ｔｗｈｐ２との接点のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加や第１負極側端子Ｔｎ１と第１負極側端子Ｔｗｈｎ１との接点および第２負極側端子Ｔｎ２と第２負極側端子Ｔｗｈｎ２との接点のうち少なくとも一方の接点抵抗の増加が検出された場合のシステム起動時または所定時にコンデンサ３５の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、所定処理を実行してもよい。この場合、プリチャージを開始したときに上昇したバッテリ３６の電流が最大値から低下する際の低下量が所定量未満のときに、接点抵抗が増加していると判定すればよい。また、システム起動時または所定時にコンデンサ３５の電圧Ｖｃが所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えた場合において、システムの起動の複数回に一回の頻度で、所定処理を実行してもよい。こうすれば、所定処理が頻繁に実行されることを抑制できる。

【0037】

実施例や変形例の電源装置を搭載する電気自動車２０、１２０では、プリチャージ回路ＳＣ、追加プリチャージ回路ＳＣａを負極側リレーＳＧ側に接続しているが、正極側リレーＳＢ側に接続してもよい。この場合、システムを起動するときには、正極側リレーＳＢをオフすると共に負極側リレーＳＧおよびプリチャージリレーＳＰまたは追加プリチャージリレーＳＰａをオンにしてコンデンサ３５のプリチャージを開始し、プリチャージの開始後コンデンサ３５の電圧Ｖｃがバッテリ３６の電圧Ｖｂより低い所定電圧Ｖｃｒｅｆを超えたときに、正極側リレーＳＢをオンにする。そして、コンデンサ３５のプリチャージが完了するまで待ち、コンデンサ３５のプリチャージが完了したときには、プリチャージリレーＳＰまたは追加プリチャージリレーＳＰａをオフして、レディオン即ちシステム起動状態にすればよい。

【0038】

実施例や変形例の電源装置を搭載する電気自動車２０、１２０では、パワーコントロールユニットＰＣＵと電池パックＢＰとがワイヤハーネスＷＨを介して接続されている。しかし、こうしたワイヤハーネスＷＨを介さずに、パワーコントロールユニットＰＣＵの第１正極側端子Ｔｐ１と電池パックＢＰの第２正極側端子Ｔｐ２とが接続され、パワーコントロールユニットＰＣＵの第１負極側端子Ｔｎ１と電池パックＢＰの第２負極側端子Ｔｎ２とが接続されていてもよい。

【0039】

実施例や変形例の電源装置を搭載する電気自動車２０、１２０では、第１正極側端子Ｔｐ１、Ｔｗｈｐ１、第１負極側端子Ｔｎ１、Ｔｗｈｎ１、第２正極側端子Ｔｐ２、Ｔｗｈｐ２、第２負極側端子Ｔｎ２、Ｔｗｈｎ２は、銅にメッキ処理が施されて形成された金属部を有する。しかし、金属部は、銅にメッキ処理が施されたものに限定されるものではなく、銅以外の導電性が比較的高い金属や、メッキ処理が施されていなくてもよい。

【0040】

実施例や変形例では、本発明を電気自動車に搭載される電源装置に適用する場合を例示している。しかし、本発明を、電気自動車とは異なる自動車や列車、飛行機などの移動体や、移動しない電源設備に設置される電源装置などに適用しても構わない。

【0041】

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。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0043】

２０、１２０ 電気自動車、３５ コンデンサ、３６ バッテリ、４８ リレー装置、５０ 電子制御ユニット、Ｔｎ１，Ｔｗｈｎ１ 第１負極側端子、Ｔｎ２，Ｔｗｈｎ２ 第２負極側端子、Ｔｐ１，Ｔｗｈｐ１ 第１正極側端子、Ｔｐ２，Ｔｗｈｐ２ 第２正極側端子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】