特許 7563350 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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/20 20060101AFI20241001BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H02H7/20 A

H02J7/00 S

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021152527

(22)【出願日】2021-09-17

(65)【公開番号】P2023044476

(43)【公開日】2023-03-30

【審査請求日】2023-08-28

(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】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】田邉 康人

(72)【発明者】

【氏名】王 大超

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１１１０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７８１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９８２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３７２４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ７／２０

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電圧バッテリ（１１）と電気機器（１３）との間の高電圧経路（１２）に設けられたメインリレー（１４）と、
前記メインリレーと前記電気機器との間に接続された充電経路（１５）に設けられた充電リレー（１６）と、
前記メインリレー及び前記充電リレーの開閉を制御する制御装置（２４）と、を備え、
前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーは、それぞれ低電圧バッテリからの電力供給により動作し、
前記メインリレー及び前記充電リレーが閉鎖された状態で、充電装置（１００）から前記充電経路を介して供給される充電電力により前記高電圧バッテリが充電される電源システム（１０）であって、
前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断するリレー遮断部を備える、電源システム。

【請求項2】

前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーにそれぞれバックアップ電力を供給するバックアップ電源部（２６，２８，４２）を備え、
前記制御装置は、前記リレー遮断部として機能し、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記バックアップ電力が前記メインリレー及び前記充電リレーに供給されている期間に、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記低電圧バッテリの電池電圧を昇圧した昇圧電圧を蓄える昇圧コンデンサ（２６）と、前記昇圧コンデンサの昇圧電圧を降圧する降圧回路（２８）とを有し、前記充電装置からの充電電力による前記高電圧バッテリの充電開始当初期間において、前記昇圧コンデンサの昇圧電圧の印加により前記メインリレー及び前記充電リレーを開状態から閉状態に移行させるとともに、その当初期間以降において、印加電圧を前記降圧回路の降圧電圧に切り替えることにより前記メインリレー及び前記充電リレーの閉状態を保持する電源システムであって、
前記バックアップ電源部として前記昇圧コンデンサと前記降圧回路とが含まれており、
前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記降圧回路の降圧電力を前記バックアップ電力として前記メインリレー及び前記充電リレーに供給する、請求項２に記載の電源システム。

【請求項4】

前記昇圧コンデンサの電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御装置は、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記充電リレーの遮断後に、前記電圧検出部による検出電圧に基づいて前記メインリレーを遮断する、請求項３に記載の電源システム。

【請求項5】

前記バックアップ電源部として、前記高電圧バッテリを用いて前記バックアップ電力を生成する補助電源部（４２）を備え、
前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記補助電源部から前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーに前記バックアップ電力を供給する、請求項２に記載の電源システム。

【請求項6】

前記制御装置は、前記充電リレーを閉鎖する場合においてデューティ信号を出力して前記低電圧バッテリから前記充電リレーの励磁コイル（１６ａ）への電力供給を制御するものであり、
前記励磁コイルの両端を繋ぐ状態で互い並列に設けられる第１経路（６１）及び第２経路（６２）を有し、前記第１経路及び前記第２経路はそれぞれ前記励磁コイルを含む還流経路を形成する経路であり、
前記第１経路には、当該第１経路を開閉する還流スイッチ（６４）が設けられ、
前記第２経路には、前記リレー遮断部として、前記還流スイッチよりも電力消費の大きい電力消費素子（６６）が設けられており、
前記メインリレーと共に前記充電リレーを閉鎖する場合において、デューティオンからデューティオフに移行した際に閉状態の前記還流スイッチを介して還流を生じさせる一方、前記メインリレーと共に前記充電リレーが閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記還流スイッチを開放し、前記電力消費素子を介して還流を生じさせて前記充電リレーを遮断する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項7】

前記低電圧バッテリと前記制御装置の前段の電源回路（２３）とを接続する制御電源経路（２２Ａ）に設けられた第１バックアップコンデンサ（７１）と、
前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路（２２Ｂ）に設けられた第２バックアップコンデンサ（７２）と、を備え、
前記制御装置は、前記リレー遮断部として機能し、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記第１バックアップコンデンサからの供給電力による動作状態下で、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項8】

前記低電圧バッテリと前記制御装置の前段の電源回路（２３）とを接続する制御電源経路（２２Ａ）と、
前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路（２２Ｂ）とを備え、
前記リレー電源経路は、前記メインリレーに通じる第１分岐経路（２２Ｂ＿１）と、前記充電リレーに通じる第２分岐経路（２２Ｂ＿２）とに分岐されており、
前記制御電源経路に第１バックアップコンデンサ（８１）が設けられ、
前記第１分岐経路と前記第２分岐経路とのうち第１分岐経路に第２バックアップコンデンサ（８２）が設けられており、
前記リレー遮断部として、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、前記制御装置及び前記メインリレーに対しては前記各バックアップコンデンサからのバックアップ電力が供給される一方、前記充電リレーに対してはバックアップ電力が供給されない構成を有する、請求項１に記載の電源システム。

【請求項9】

前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路（２２Ｂ）と、
前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じたことを検知する検知回路（３１）と、を備え、
前記リレー電源経路は、前記メインリレーに通じる第１分岐経路（２２Ｂ＿１）と、前記充電リレーに通じる第２分岐経路（２２Ｂ＿２）とに分岐され、前記第２分岐経路に遮断スイッチ（９１）が設けられており、
前記リレー遮断部として、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下において、前記検知回路の異常検知信号に基づいて前記遮断スイッチにより前記第２分岐経路を遮断する構成を有する、請求項１に記載の電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば車両の電源システムとして、特許文献１に記載の技術が知られている。この電源システムでは、バッテリに接続された電力経路にメインリレーが設けられるとともに、電力経路に接続された充電経路に充電リレーが設けられており、これらメインリレー及び充電リレーの開閉が制御装置により制御されるようになっている。そして、車両の通常運転時には、メインリレーが閉鎖されることで、メインリレーと充電リレーとの間に接続されたインバータや回転電機、電力変換器等の電気機器に対してバッテリから電力が供給される。また、バッテリの充電時には、メインリレーと充電リレーとが閉鎖され、充電装置から供給される充電電力によりバッテリが充電される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１５４１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば電動車両においてバッテリとして高電圧バッテリを有する構成では、高電圧バッテリとは異なる電源として低電圧バッテリが設けられ、その低電圧バッテリからの電力供給によりメインリレーや充電リレーの開閉が行われることが想定される。ここで、断線や地絡等により低電圧バッテリの電圧が異常低下した場合には、メインリレーや充電リレーの開閉を適正に制御できなくなり、それに起因する不都合の発生が懸念される。すなわち、低電圧バッテリの電圧異常時には各リレーが成り行きで遮断され、仮に充電リレーの遮断よりも前にメインリレーが遮断されると、メインリレーと充電リレーとの間でロードダンプによる電圧上昇が発生し、それに起因して、メインリレーと充電リレーとの間に接続された電気機器に不具合が生じることが懸念される。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高電圧バッテリの充電時において低電圧バッテリの電圧低下異常が生じても適正な対処を可能とする電源システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

手段１は、
高電圧バッテリと電気機器との間の高電圧経路に設けられたメインリレーと、
前記メインリレーと前記電気機器との間に接続された充電経路に設けられた充電リレーと、
前記メインリレー及び前記充電リレーの開閉を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーは、それぞれ低電圧バッテリからの電力供給により動作し、
前記メインリレー及び前記充電リレーが閉鎖された状態で、充電装置から前記充電経路を介して供給される充電電力により前記高電圧バッテリが充電される電源システムであって、
前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断するリレー遮断部を備えることを特徴とする。

【0007】

上記構成の電源システムでは、高電圧バッテリの充電時において、メインリレー及び充電リレーが閉鎖され、充電装置から充電経路を介して供給される充電電力により高電圧バッテリが充電される。この場合、制御装置、メインリレー及び充電リレーは、それぞれ低電圧バッテリからの電力供給により動作する。ここで、断線や地絡等により低電圧バッテリの電圧低下異常が生じ、充電リレーの遮断よりも前にメインリレーが遮断されると、メインリレーと充電リレーとの間に接続された電気機器に不具合が生じることが懸念される。

【0008】

この点、上記構成では、メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、リレー遮断部により、メインリレーの遮断よりも前に充電リレーが遮断される。これにより、充電リレーの遮断よりも前にメインリレーが遮断されることに起因して電気機器に不具合が生じることが抑制される。その結果、高電圧バッテリの充電時において低電圧バッテリの電圧低下異常が生じても適正な対処が可能となる。

【0009】

手段２では、手段１において、前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーにそれぞれバックアップ電力を供給するバックアップ電源部を備え、前記制御装置は、前記リレー遮断部として機能し、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記バックアップ電力が前記メインリレー及び前記充電リレーに供給されている期間に、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断する。

【0010】

制御装置、メインリレー及び充電リレーにそれぞれバックアップ電力を供給するバックアップ電源部を備える構成では、メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が突然生じても、バックアップ電力がメインリレー及び充電リレーに供給されることで、これら各リレーの閉鎖状態を継続できる。そのため、これら各リレーにバックアップ電力が供給されている期間内において、メインリレーの遮断よりも前に充電リレーを適正に遮断することができる。

【0011】

手段３は、手段２において、前記低電圧バッテリの電池電圧を昇圧した昇圧電圧を蓄える昇圧コンデンサと、前記昇圧コンデンサの昇圧電圧を降圧する降圧回路とを有し、前記充電装置からの充電電力による前記高電圧バッテリの充電開始当初期間において、前記昇圧コンデンサの昇圧電圧の印加により前記メインリレー及び前記充電リレーを開状態から閉状態に移行させるとともに、その当初期間以降において、印加電圧を前記降圧回路の降圧電圧に切り替えることにより前記メインリレー及び前記充電リレーの閉状態を保持する電源システムである。また、前記バックアップ電源部として前記昇圧コンデンサと前記降圧回路とが含まれており、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記降圧回路の降圧電力を前記バックアップ電力として前記メインリレー及び前記充電リレーに供給する。

【0012】

充電装置からの充電電力による高電圧バッテリの充電開始当初において、昇圧コンデンサの昇圧電圧の印加によりメインリレー及び充電リレーを開状態から閉状態に移行させるとともに、その後、印加電圧を降圧回路の降圧電圧に切り替えることによりメインリレー及び充電リレーの閉状態を保持するようにした。これにより、充電装置による高電圧バッテリの充電時において、昇圧コンデンサの昇圧電圧による確実なリレー駆動が可能になることに加え、降圧電圧による各リレーの省エネルギ駆動が可能になる。

【0013】

また、メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合には、降圧回路の降圧電力がバックアップ電力としてメインリレー及び充電リレーに供給される。これにより、低電圧バッテリから昇圧コンデンサへの電力供給が途絶えた状況にあっても、各リレーに対するバックアップ電力の供給を長引かせることができる。

【0014】

手段４では、手段３において、前記昇圧コンデンサの電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御装置は、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記充電リレーの遮断後に、前記電圧検出部による検出電圧に基づいて前記メインリレーを遮断する。

【0015】

低電圧バッテリの異常時において、メインリレーと充電リレーとを時間差を付けて遮断する場合、システム保護の観点からすると時間差が大きい方が望ましい。この点、充電リレーを遮断した後において、昇圧コンデンサの電圧（検出電圧）に基づいてメインリレーを遮断することで、昇圧コンデンサの電圧低下を監視しつつ、充電リレーの遮断からメインリレーの遮断までの時間を適正に制御することができる。

【0016】

手段５では、手段２において、前記バックアップ電源部として、前記高電圧バッテリを用いて前記バックアップ電力を生成する補助電源部を備え、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記補助電源部から前記制御装置、前記メインリレー及び前記充電リレーに前記バックアップ電力を供給する。

【0017】

メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、補助電源部からのバックアップ電力が制御装置、メインリレー及び充電リレーに供給される。これにより、低電圧バッテリからの電力供給が途絶えた状況にあっても、各リレーに対するバックアップ電力の供給を継続しつつ、制御装置により各リレーを適正に遮断することができる。また、上記構成では、補助電源部は、高電圧バッテリを用いてバックアップ電力を生成するものであり、バックアップ電力への切替後においてバックアップ電力が無くなるまでの時間制限を無くすことができる。

【0018】

手段６では、手段１において、前記制御装置は、前記充電リレーを閉鎖する場合においてデューティ信号を出力して前記低電圧バッテリから前記充電リレーの励磁コイルへの電力供給を制御するものである。また、前記励磁コイルの両端を繋ぐ状態で互い並列に設けられる第１経路及び第２経路を有し、前記第１経路及び前記第２経路はそれぞれ前記励磁コイルを含む還流経路を形成する経路であり、前記第１経路には、当該第１経路を開閉する還流スイッチが設けられ、前記第２経路には、前記リレー遮断部として、前記還流スイッチよりも電力消費の大きい電力消費素子が設けられている。そして、前記メインリレーと共に前記充電リレーを閉鎖する場合において、デューティオンからデューティオフに移行した際に閉状態の前記還流スイッチを介して還流を生じさせる一方、前記メインリレーと共に前記充電リレーが閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記還流スイッチを開放し、前記電力消費素子を介して還流を生じさせて前記充電リレーを遮断する。

【0019】

充電リレーをデューティ信号により閉鎖する場合において、第１経路に設けられた還流スイッチを閉状態にしておくことにより、デューティオンからデューティオフに移行した際に励磁コイルと還流スイッチとを含む還流経路で電流が流れ、充電リレーの閉鎖状態を維持することができる。また、メインリレーと共に充電リレーが閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合には、還流スイッチを開放することにより、励磁コイルと電力消費素子とを含む還流経路で電流が流れる。この場合、電力消費素子は、還流スイッチよりも電力消費が大きく励磁コイルのエネルギがいち早く低減される。これにより、低電圧バッテリの電圧異常の発生時において、メインリレーよりも前に充電リレーを好適に遮断させることができる。

【0020】

手段７では、手段１において、前記低電圧バッテリと前記制御装置の前段の電源回路とを接続する制御電源経路に設けられた第１バックアップコンデンサと、前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路に設けられた第２バックアップコンデンサと、を備える。そして、前記制御装置は、前記リレー遮断部として機能し、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、前記第１バックアップコンデンサからの供給電力による動作状態下で、前記メインリレーの遮断よりも前に前記充電リレーを遮断する。

【0021】

低電圧バッテリと制御装置の前段の電源回路とを接続する制御電源経路に第１バックアップコンデンサが設けられるとともに、低電圧バッテリとメインリレー及び充電リレーとを接続するリレー電源経路に第２バックアップコンデンサが設けられている構成では、メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が突然生じても、各バックアップコンデンサからの電力供給により各リレーの閉鎖状態が継続される。そのため、制御装置及び各リレーにバックアップコンデンサから電力供給されている期間内において、メインリレーの遮断よりも前に充電リレーを適正に遮断することができる。

【0022】

手段８では、手段１において、前記低電圧バッテリと前記制御装置の前段の電源回路とを接続する制御電源経路と、前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路とを備え、前記リレー電源経路は、前記メインリレーに通じる第１分岐経路と、前記充電リレーに通じる第２分岐経路とに分岐されており、前記制御電源経路に第１バックアップコンデンサが設けられ、前記第１分岐経路と前記第２分岐経路とのうち第１分岐経路に第２バックアップコンデンサが設けられている。そして、前記リレー遮断部として、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下で前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合に、前記制御装置及び前記メインリレーに対しては前記各バックアップコンデンサからのバックアップ電力が供給される一方、前記充電リレーに対してはバックアップ電力が供給されない構成を有する。

【0023】

低電圧バッテリと制御装置の前段の電源回路とを接続する制御電源経路に第１バックアップコンデンサが設けられるとともに、低電圧バッテリとメインリレーとを接続する第１分岐経路に第２バックアップコンデンサが設けられている構成では、メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリの電圧低下異常が突然生じても、各バックアップコンデンサからのバックアップ電力の供給により少なくともメインリレーの閉鎖状態が継続される。また、充電リレーは、バックアップ電力が供給されないため、制御装置及びメインリレーにバックアップ電力が供給されている状況下で、先に電源遮断されて開放される。これにより、メインリレーの遮断よりも前に充電リレーを適正に遮断することができる。

【0024】

手段９では、手段１において、前記低電圧バッテリと前記メインリレー及び前記充電リレーとを接続するリレー電源経路と、前記低電圧バッテリの電圧低下異常が生じたことを検知する検知回路と、を備え、前記リレー電源経路は、前記メインリレーに通じる第１分岐経路と、前記充電リレーに通じる第２分岐経路とに分岐され、前記第２分岐経路に遮断スイッチが設けられている。そして、前記リレー遮断部として、前記メインリレー及び前記充電リレーが共に閉鎖されている状態下において、前記検知回路の異常検知信号に基づいて前記遮断スイッチにより前記第２分岐経路を遮断する構成を有する。

【0025】

メインリレー及び充電リレーが共に閉鎖されている状態下において、検知回路により低電圧バッテリの電圧低下異常が検知されると、異常検知信号に基づいて遮断スイッチにより第２分岐経路が強制的に遮断される。これにより、低電圧バッテリの電圧低下異常が生じた場合において、メインリレーの遮断よりも前に充電リレーを適正に遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１実施形態の電源システムを示す構成図。

【図2】高電圧バッテリの外部充電制御の処理手順を示すフローチャート。

【図3】外部充電制御を具体的に説明するためのタイムチャート。

【図4】第２実施形態の電源システムを示す構成図。

【図5】第２実施形態における充電時の動作を説明するためのタイムチャート。

【図6】第２実施形態の電源システムを示す構成図。

【図7】第３実施形態の電源システムを示す構成図。

【図8】リレー駆動回路の構成を示す回路図。

【図9】充電リレーの閉鎖時におけるリレー駆動回路の動作を示すタイムチャート。

【図10】リレー駆動回路の動作を説明するための図。

【図11】第４実施形態の電源システムを示す構成図。

【図12】第４実施形態における充電時の動作を説明するためのタイムチャート。

【図13】第５実施形態の電源システムを示す構成図。

【図14】第５実施形態における充電時の動作を説明するためのタイムチャート。

【図15】第６実施形態の電源システムを示す構成図。

【図16】第６実施形態における充電時の動作を説明するためのタイムチャート。

【図17】変形例におけるリレー遮断処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、電動車両に搭載される電源システムに具体化したものとしており、その電動車両の高電圧バッテリに対して車両外部の充電装置からの充電が可能になっている。

【0028】

（第１実施形態）
図１は、車両における電源システム１０の構成図である。図１において、電源システム１０は、高電圧バッテリ１１を有し、その高電圧バッテリ１１の正極側及び負極側に接続された高電圧経路１２に電気機器１３が接続されている。高電圧バッテリ１１は、複数の電池セルが直列に接続されたリチウムイオン蓄電池であり、正側電圧を数１００Ｖ（例えば８００Ｖ）とする高電圧二次電池である。また、電気機器１３は、インバータや回転電機、電力変換器（ＤＣ－ＤＣコンバータ）等である。電気機器１３としてインバータと回転電機を有する場合には、インバータにおける各スイッチング素子のスイッチング制御により高電圧バッテリ１１の高電圧電力が回転電機に供給される。高電圧経路１２において、高電圧バッテリ１１の正極側及び負極側にはそれぞれメインリレー１４が設けられている。メインリレー１４が閉鎖されることで、高電圧バッテリ１１から電気機器１３への電力供給が行われる。

【0029】

また、本電源システム１０では、車両外部の充電装置１００による高電圧バッテリ１１の充電が可能となっており、車両の電源コネクタに充電装置１００が接続された状態で、充電装置１００から供給される充電電力により高電圧バッテリ１１が充電されるようになっている。

【0030】

電源システム１０は、外部充電のための構成として、高電圧経路１２においてメインリレー１４と電気機器１３との間の中間点に接続された充電経路１５と、その充電経路１５に設けられた充電リレー１６とを有している。本実施形態では、高電圧バッテリ１１の正極側及び負極側にそれぞれメインリレー１４と充電リレー１６とが設けられている。ただし、例えば正極側及び負極側のいずれか一方にのみメインリレー１４と充電リレー１６とが設けられている構成であってもよい。充電装置１００による外部充電が行われる際には、メインリレー１４と充電リレー１６とが共に閉鎖された状態で充電装置１００から高電圧バッテリ１１に充電電力が供給され、その充電電力により高電圧バッテリ１１が充電される。

【0031】

なお、メインリレー１４と充電リレー１６との間には、充電電力を昇圧する昇圧装置１８が設けられているとよい。例えば高電圧バッテリ１１の電圧が充電装置１００の充電電力の電圧よりも高い場合に、充電電力が昇圧装置１８により昇圧され、その昇圧後の充電電力により高電圧バッテリ１１が充電される。

【0032】

電源システム１０において、高電圧バッテリ１１と、その高電圧バッテリ１１の高電圧により動作する上記各構成とが高電圧動作部であり、図１ではその高電圧動作部をＸとしている。メインリレー１４及び充電リレー１６はそれぞれ電磁リレーであり、電磁リレーにおいて、低電圧側の励磁コイルと、励磁コイルの通電より閉鎖（オン）される高電圧側のリレースイッチとのうち、リレースイッチが高電圧動作部Ｘに属するものとなっている。

【0033】

次に、電源システム１０のうち低電圧バッテリ２１の電池電圧（低電圧）により動作する低電圧系の構成について説明する。

【0034】

低電圧バッテリ２１には低電圧経路２２が接続され、その低電圧経路２２には電源回路２３が接続されている。また、電源回路２３には制御装置２４が接続されている。低電圧バッテリ２１は例えば定格１２Ｖの鉛蓄電池であり、低電圧バッテリ２１の電池電圧により電源回路２３で定電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）が生成される。そして、その定電圧Ｖｃｃにより制御装置２４が動作する。制御装置２４は、周知のＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータにより構成されており、車両運転要求などに基づいてメインリレー１４の開閉を制御する一方、高電圧バッテリ１１の充電要求などに基づいてメインリレー１４及び充電リレー１６の開閉を制御する。制御装置２４は、電磁リレーであるメインリレー１４及び充電リレー１６において励磁コイルの励磁状態を操作することで、これら各リレー１４，１６の開閉を制御する。

【0035】

低電圧バッテリ２１に接続される低電圧経路２２は二方に分岐されており、一方は上述したとおり電源回路２３に接続される経路であり、他方はメインリレー１４及び充電リレー１６の励磁コイルに接続される経路である。以下の説明では、電源回路２３側の低電圧経路２２を「制御電源経路２２Ａ」と称し、各リレー１４，１６側の低電圧経路２２を「リレー電源経路２２Ｂ」と称する。制御電源経路２２Ａは、制御装置２４の電源電力を供給する経路であり、リレー電源経路２２Ｂは、各リレー１４，１６の駆動電力を供給する経路である。

【0036】

各リレー１４，１６の基本動作は以下のとおりである。各リレー１４，１６を開状態から閉鎖させる場合には、制御装置２４から各リレー１４，１６に対して閉指令信号が出力される。これにより、各リレー１４，１６において励磁コイルが励磁されるとともに、その励磁に伴いリレースイッチが閉鎖され、各リレー１４，１６が閉状態となる。また、制御装置２４からの閉指令信号の出力が停止されると、各リレー１４，１６の励磁コイルの励磁が停止されるとともに、リレースイッチが開放され、各リレー１４，１６が開状態に戻る。

【0037】

また、リレー電源経路２２Ｂには、低電圧バッテリ２１の電池電圧を昇圧する昇圧回路２５と、昇圧回路２５の昇圧電圧により充電される昇圧コンデンサ２６と、昇圧コンデンサ２６及び各リレー１４，１６の間に設けられた電圧切替スイッチ２７と、同じく昇圧コンデンサ２６及び各リレー１４，１６の間に設けられた降圧回路２８とが設けられている。電圧切替スイッチ２７と降圧回路２８とは互いに並列に設けられているとよい。昇圧コンデンサ２６には、昇圧回路２５の昇圧動作により、低電圧バッテリ２１の電池電圧よりも高い電圧の昇圧エネルギが蓄えられる。降圧回路２８は、昇圧コンデンサ２６の電圧を降圧する。昇圧回路２５の昇圧電圧は例えば２０Ｖであり、降圧回路２８の降圧電圧は例えば５Ｖである。電圧切替スイッチ２７により、各リレー１４，１６に昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧が印加される状態と、各リレー１４，１６に降圧回路２８の降圧電圧が印加される状態とが切り替えられる。

【0038】

高電圧バッテリ１１の充電時には、その開始当初において、制御装置２４により電圧切替スイッチ２７がオンされることで、昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧により各リレー１４，１６が励磁（駆動）される。これにより、各リレー１４，１６を確実に開状態（オフ状態）から閉状態（オン状態）に移行させることができる。また、電圧切替スイッチ２７は、充電開始から所定時間が経過した時点でオフされる。電圧切替スイッチ２７がオフされた状態では、降圧回路２８からの電力供給により各リレー１４，１６の励磁状態（駆動状態）が保持される。降圧回路２８の降圧電圧は、各リレー１４，１６の励磁状態を保持する保持電圧であると言える。この場合、各リレー１４，１６の省電力駆動が可能となっている。

【0039】

低電圧経路２２には、通電の向きを規制する規制素子として複数のダイオードが設けられている。詳しくは、制御電源経路２２Ａには、電源回路２３側をカソードとする向きでダイオードＤ１が設けられている。リレー電源経路２２Ｂにおいて、低電圧バッテリ２１と昇圧回路２５との間には、昇圧回路２５側をカソードとする向きでダイオードＤ２が設けられ、昇圧コンデンサ２６と電圧切替スイッチ２７との間には、電圧切替スイッチ２７側をカソードとする向きでダイオードＤ３が設けられている。また、降圧回路２８と各リレー１４，１６との間には、各リレー１４，１６側をカソードとする向きでダイオードＤ４，Ｄ５が設けられている。

【0040】

ところで、電源システム１０の低電圧側においては、断線や地絡等により低電圧バッテリ２１の電圧が低下すると、それに起因して各リレー１４，１６の開閉を適正に制御できなくなることが考えられる。仮に充電リレー１６の遮断よりも前にメインリレー１４が遮断されると、メインリレー１４と充電リレー１６との間でロードダンプによる電圧過上昇が発生することが懸念される。そこで本実施形態では、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合において、昇圧コンデンサ２６を電源として生成されるバックアップ電力がメインリレー１４及び充電リレー１６に供給されている期間に、制御装置２４がメインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を遮断するようにしている。本実施形態では、制御装置２４が「リレー遮断部」に相当する。また、昇圧コンデンサ２６と降圧回路２８とが、バックアップ電力を供給する「バックアップ電源部」に相当する。

【0041】

具体的には、低電圧経路２２には、低電圧バッテリ２１の電圧低下を検知する検知回路３１が設けられている。また、低電圧経路２２において制御電源経路２２Ａとリレー電源経路２２Ｂにおける昇圧コンデンサ２６の下流側とが接続経路３２により接続され、その接続経路３２にはバックアップ切替スイッチ３３が設けられている。接続経路３２には、電源回路２３側をカソードとする向きでダイオードＤ６が設けられている。また、検知回路３１の検知結果が制御装置２４に出力される一方、検知回路３１の検知結果によりバックアップ切替スイッチ３３のオンオフが切り替えられる構成となっている。

【0042】

この場合、通常時は、検知回路３１から、電圧低下の検知無しを示す非検知信号が出力され、バックアップ切替スイッチ３３がオフ状態で維持される。また、断線等により低電圧バッテリ２１の電圧が低下すると、検知回路３１の検知結果として、電圧低下の検知有りを示す検知信号が出力され、その検知信号によりバックアップ切替スイッチ３３がオンされる。なお、例えばバックアップ切替スイッチ３３としてＰチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられる場合には、検知回路３１から検知信号としてローレベル信号が出力されることでバックアップ切替スイッチ３３がオンされる。そして、制御装置２４は、昇圧コンデンサ２６からバックアップ電力が供給された状態で、検知回路３１からの検知信号に基づいて低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた旨を判定し、各リレー１４，１６を順次遮断する。

【0043】

図２は、高電圧バッテリ１１の外部充電制御の処理手順を示すフローチャートであり、本処理は制御装置２４により所定周期で繰り返し実施される。

【0044】

図２において、ステップＳ１１では、外部充電要求の有無等に基づいて、高電圧バッテリ１１に対して充電装置１００による外部充電を実施するか否かを判定する。そして、外部充電を実施すると判定された場合に、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、メインリレー１４及び充電リレー１６が共にオン状態（閉状態）になっているか否かを判定する。そして、これら各リレー１４，１６がオン状態でなければ、ステップＳ１３に進み、各リレー１４，１６がオン状態であれば、ステップＳ１５に進む。

【0045】

ステップＳ１３では、電圧切替スイッチ２７をオンし、続くステップＳ１４では、各リレー１４，１６をオンする。これにより、各リレー１４，１６の励磁電圧として、低電圧バッテリ２１の電池電圧よりも高い昇圧電圧が印加される。そして、各リレー１４，１６のリレースイッチがオンされることにより、充電装置１００から高電圧バッテリ１１に繋がる経路が開通され、高電圧バッテリ１１の充電が開始される。なお、電圧切替スイッチ２７は、充電開始から（すなわち各リレー１４，１６がオンしてから）所定時間に限ってオンされるものであればよく、例えばタイマによりオフされるとよい。所定時間は例えば数１０ｍｓｅｃ程度であるとよい。

【0046】

また、ステップＳ１５では、高電圧バッテリ１１の外部充電が完了したか否かを判定する。例えば、制御装置２４に充電完了信号が入力されることにより、外部充電が完了したことが判定されるとよい。そして、外部充電が完了していれば、ステップＳ１６に進み、メインリレー１４及び充電リレー１６をそれぞれオフする。

【0047】

また、外部充電が完了していなければ、ステップＳ１７に進み、低電圧バッテリ２１の電圧低下の異常が生じているか否かを判定する。この判定は、検知回路３１の検知結果に基づいて行われ、検知回路３１の検知結果として、電圧低下の検知有りを示す検知信号が制御装置２４に入力されていれば、低電圧バッテリ２１の電圧低下の異常が生じていると判定される。つまり、制御装置２４は、ステップＳ１７において、各リレー１４，１６がオンになり外部充電が開始された後において低電圧バッテリ２１の電圧低下異常の有無を判定する。

【0048】

そして、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じていなければ、そのまま本処理を一旦終了する。また、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じていれば、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、充電リレー１６が前、メインリレー１４が後となる順序で、これら各リレー１４，１６をオフする。例えば、制御装置２４は、先に充電リレー１６をオフし、その充電リレー１６のオフから所定時間の経過後にメインリレー１４をオフする。各リレー１４，１６のオフにより、充電装置１００から高電圧バッテリ１１に繋がる経路が遮断され、高電圧バッテリ１１の充電が強制停止される。

【0049】

図３は、上述した外部充電制御を具体的に説明するためのタイムチャートである。図３において、（ａ）は、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じていない通常動作を示し、（ｂ）は、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合の動作を示す。

【0050】

図３（ａ）において、タイミングｔ１では、高電圧バッテリ１１の外部充電が開始される。このとき、電圧切替スイッチ２７、メインリレー１４及び充電リレー１６がそれぞれオンされる。なお、図示のとおり、電圧切替スイッチ２７と各リレー１４，１６とがオンされる時点で、昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧が所定の目標電圧に到達していることが望ましい。各リレー１４，１６の駆動開始当初には、各リレー１４，１６の励磁電圧として、低電圧バッテリ２１の電池電圧よりも高い昇圧電圧が印加される。そして、各リレー１４，１６がオンされることにより、充電装置１００から高電圧バッテリ１１に繋がる経路が開通され、高電圧バッテリ１１の充電が開始される。

【0051】

その後、タイミングｔ２では、電圧切替スイッチ２７がオフされる。これにより、各リレー１４，１６に対して、降圧回路２８で降圧された降圧電圧が印加される。この降圧電圧の印加により、各リレー１４，１６がオン状態（駆動状態）のまま保持される。このとき、各リレー１４，１６は、低電圧バッテリ２１の電池電圧よりも低い降圧電圧によりオン状態が保持されることで、省電力駆動されるものとなっている。

【0052】

その後、タイミングｔ３では、高電圧バッテリ１１の外部充電の完了に伴い、メインリレー１４及び充電リレー１６がそれぞれオフされる。これにより、一連の外部充電制御が終了される。

【0053】

一方、図３（ｂ）では、図３（ａ）と同様に、電圧切替スイッチ２７、メインリレー１４及び充電リレー１６のオンに伴い高電圧バッテリ１１の外部充電が開始され（タイミングｔ１１）、かつ、電圧切替スイッチ２７のオフに伴い各リレー１４，１６に降圧電圧が印加される状態となっている（タイミングｔ１２）。

【0054】

そして、タイミングｔ１３において、例えば断線により低電圧バッテリ２１の電圧が低下し０Ｖになると、その電圧低下に伴い検知回路３１の出力が非検知信号から検知信号に切り替わる。これにより、バックアップ切替スイッチ３３が直ちにオンされ、昇圧コンデンサ２６から電源回路２３を介して制御装置２４への電力供給が行われる。つまり、昇圧コンデンサ２６をバックアップ電源とするバックアップ電源供給状態となり、制御装置２４の電源遮断が抑制される。また、検知回路３１からの検知信号が制御装置２４に入力されることで、制御装置２４が異常発生を把握する。

【0055】

また、タイミングｔ１３では、昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧から生成された降圧電圧の印加により各リレー１４，１６が駆動されており、タイミングｔ１３以降も高圧電圧の印加状態が維持される。この場合、降圧電圧の印加状態が継続されることで、各リレー１４，１６の駆動状態が維持される。タイミングｔ１３以降、昇圧コンデンサ２６の昇圧電力がバックアップ電力として制御装置２４に供給されるとともに、降圧回路２８の降圧電力がバックアップ電力としてメインリレー１４及び充電リレー１６に供給される。

【0056】

ここで、タイミングｔ１３以降は、昇圧回路２５において入力電圧低下により昇圧動作が停止され、それに伴い昇圧コンデンサ２６に対する充電が停止されるが、各リレー１４，１６の駆動が降圧電圧により行われているため、昇圧コンデンサ２６の電圧低下の傾きが比較的緩やかになっている。そのため、タイミングｔ１３以降において暫くの間は、制御装置２４に対する動作電源の供給や、各リレー１４，１６の駆動電圧の供給を継続することが可能となっている。

【0057】

その後、タイミングｔ１４，ｔ１５では、バックアップ電力がメインリレー１４及び充電リレー１６に供給されている期間内において、制御装置２４により、充電リレー１６が前、メインリレー１４が後となる順序で、これら各リレー１４，１６がオフされる。このとき、充電リレー１６のオフ操作、メインリレー１４のオフ操作は時間差を付けて行われるが、昇圧コンデンサ２６の電圧低下の傾きが緩やかであることから、制御装置２４による適正動作が可能となっている。上記のとおり各リレー１４，１６がオフされることにより、充電リレー１６の遮断よりも前にメインリレー１４が遮断されることに起因してメインリレー１４と充電リレー１６との間でロードダンプによる電圧過上昇が発生するといった不都合が抑制される。

【0058】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0059】

高電圧バッテリ１１の外部充電時において、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合に、メインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を遮断するようにした。これにより、充電リレー１６の遮断よりも前にメインリレー１４が遮断されることに起因して電気機器１３に不具合が生じることが抑制される。その結果、高電圧バッテリ１１の充電時において低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じても適正な対処が可能となる。

【0060】

具体的には、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が突然生じても、制御装置２４、メインリレー１４及び充電リレー１６にそれぞれバックアップ電力が供給されることで、これら各リレー１４，１６の閉鎖状態を継続できる。そのため、これら各リレー１４，１６にバックアップ電力が供給されている期間内において、メインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を適正に遮断することができる。

【0061】

高電圧バッテリ１１の充電開始当初において、昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧の印加によりメインリレー１４及び充電リレー１６を開状態から閉状態に移行させるとともに、その後、印加電圧を降圧回路２８の降圧電圧に切り替えることによりメインリレー１４及び充電リレー１６の閉状態を保持するようにした。これにより、高電圧バッテリ１１の充電時において、昇圧コンデンサ２６の昇圧電圧による確実なリレー駆動が可能になることに加え、降圧電圧による各リレー１４，１６の省エネルギ駆動が可能になる。

【0062】

また、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合には、降圧回路２８の降圧電力がバックアップ電力としてメインリレー１４及び充電リレー１６に供給される。これにより、低電圧バッテリ２１から昇圧コンデンサ２６への電力供給が途絶えた状況にあっても、各リレー１４，１６に対するバックアップ電力の供給を長引かせることができる。

【0063】

以下に、上記第１実施形態の一部を変更した他の実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【0064】

（第２実施形態）
図４は、本実施形態における電源システム１０の構成図である。図４では、図１との違いとして、制御装置２４及び各リレー１４，１６にバックアップ電力を供給するバックアップ電源部の構成を変更しており、低電圧バッテリ２１の電力によりバックアップ電力を生成する構成に代えて、高電圧バッテリ１１の電力によりバックアップ電力を生成する構成としている。

【0065】

図４において、高電圧バッテリ１１の正極側端子には、接続経路４１を介して補助電源回路４２が接続されている。補助電源回路４２は、例えば、高電圧バッテリ１１の高電圧を降圧する電力変換回路と、その電力変換回路により降圧された降圧電圧により充電されるコンデンサとを有している。降圧電圧は低電圧バッテリ２１の電圧と同等であり、例えば１２Ｖである。ただし、補助電源回路４２の構成は、高電圧バッテリ１１を用いてバックアップ電力を生成可能な構成であれば任意である。補助電源回路４２が「補助電源部」に相当する。

【0066】

また、低電圧経路２２において制御電源経路２２Ａとリレー電源経路２２Ｂとが接続経路４３により接続され、その接続経路４３の中間点Ｐと補助電源回路４２とに間にバックアップ切替スイッチ４４が設けられている。バックアップ切替スイッチ４４は、検知回路３１の検知結果によりオンオフが切り替えられる。制御電源経路２２Ａ及びリレー電源経路２２Ｂには図示のごとくダイオードＤ１１～Ｄ１４が設けられている。また、接続経路４３において中間点Ｐの両側には、それぞれ逆向き（バックツゥバックの状態）でダイオードＤ１５，Ｄ１６が設けられている。

【0067】

図５は、本実施形態における充電時の動作を説明するためのタイムチャートである。図５では、タイミングｔ２１以前において、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖（オン）されており、タイミングｔ２１において、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じている。この場合、タイミングｔ２１では、検知回路３１の検知結果として、電圧低下の検知有りを示す検知信号が出力され、その検知信号によりバックアップ切替スイッチ４４がオンされる。これにより、補助電源回路４２からのバックアップ電力が制御装置２４、メインリレー１４及び充電リレー１６に供給される。

【0068】

そして、制御装置２４は、検知回路３１からの検知信号に基づいて低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた旨を判定し、各リレー１４，１６を順次遮断する。具体的には、タイミングｔ２２において充電リレー１６が遮断されるとともに、その後のタイミングｔ２３においてメインリレー１４が遮断される。また、タイミングｔ２４では、バックアップ切替スイッチ４４がオフされ、補助電源回路４２からのバックアップ電力の供給が停止される。

【0069】

本実施形態によれば、低電圧バッテリ２１からの電力供給が途絶えた状況にあっても、各リレー１４，１６に対するバックアップ電力の供給を継続しつつ、制御装置２４により各リレー１４，１６を適正に遮断することができる。また、上記構成では、補助電源回路４２は、高電圧バッテリ１１を用いてバックアップ電力を生成するものであり、バックアップ電力への切替後においてバックアップ電力が無くなるまでの時間制限を無くすことができる。

【0070】

図４の構成の変形例として、図６の構成を用いてもよい。図６では、図４との相違点として、高電圧バッテリ１１の中間電圧位置に、接続経路４１を介して補助電源回路４２が接続されている。なお、補助電源回路４２は、高電圧バッテリ１１の少なくとも１つのセルから電圧を取り込んでバックアップ電力を生成するものであればよい。

【0071】

（第３実施形態）
図７は、本実施形態における電源システム１０の構成図である。図７では、図１との違いとして、制御装置２４及び各リレー１４，１６にバックアップ電源部からバックアップ電力を供給する構成を無くし、それに代えて、充電リレー１６に、所望とするリレー遮断時においていち早い遮断を可能とする早切り機能を有するリレー駆動回路５０を設ける構成としている。

【0072】

図８は、リレー駆動回路５０の構成を示す回路図である。図８において、充電リレー１６は、励磁コイル１６ａとリレースイッチ１６ｂとを有している。励磁コイル１６ａの一端側である正側経路５１には低電圧バッテリ２１が接続され、励磁コイル１６ａの他端側である負側経路５２には通電スイッチ５３が接続されている。なお、各経路５１，５２は図７のリレー電源経路２２Ｂに相当する。本実施形態では、通電スイッチ５３はデューティ制御によりオンオフされる。つまり、充電リレー１６を閉鎖する場合において、制御装置２４は通電スイッチ５３にデューティ信号を出力し、低電圧バッテリ２１から励磁コイル１６ａへの電力供給を制御する。

【0073】

また、励磁コイル１６ａの正側経路５１と負側経路５２との間には、励磁コイル１６ａの両端を繋ぐ状態で第１経路６１及び第２経路６２が互い並列に設けられている。第１経路６１には、ダイオード６３と還流スイッチ６４とが直列に設けられている。ダイオード６３は、正側経路５１の側（低電圧バッテリ２１側）をカソードとする向きに設けられている。還流スイッチ６４は、例えばＭＯＳＦＥＴであり、制御装置２４の出力によりオンオフされる。

【0074】

また、第２経路６２には、ダイオード６５，６６の直列接続体からなるクランプ回路が設けられている。ダイオード６５は、正側経路５１の側（低電圧バッテリ２１側）をカソードとする向きに設けられている。ダイオード６６は、例えばショットキーバリアダイオードであり、負側経路５２の側をカソードとする向きに設けられている。

【0075】

第１経路６１及び第２経路６２は、それぞれ励磁コイル１６ａを含む還流経路を形成する経路である。すなわち、還流スイッチ６４をオン状態にして第１経路６１を導通状態にすることで、還流スイッチ６４を含む還流経路が形成される。また、ダイオード６６に逆向きに通電して第２経路６２を導通状態にすることで、ダイオード６６を含む還流経路が形成される。ダイオード６６は、還流時において還流スイッチ６４よりも電力消費の大きい電力消費素子である。

【0076】

リレー駆動回路５０は、メインリレー１４及び充電リレー１６のうち充電リレー１６にのみ設けられている。なお、メインリレー１４側のリレー駆動回路は、励磁コイルの通電をオンオフ制御するものであるとよい。

【0077】

ただし、メインリレー１４側のリレー駆動回路として、充電リレー１６側と同様に、励磁コイルの通電をデューティ制御するものを用いることも可能であり、かかる場合には、図８に示す第２経路６２を有していない構成（すなわちクランプ回路を有していない構成）とするとよい。要するに、メインリレー１４及び充電リレー１６にそれぞれデューティ駆動式のリレー駆動回路を設ける場合には、それら各リレー１４，１６のうち充電リレー１６側のリレー駆動回路５０だけが早切り機能を有するものであるとよい。

【0078】

次に、リレー駆動回路５０の具体的な動作を説明する。図９は、充電リレー１６の閉鎖時におけるリレー駆動回路５０の動作を示すタイムチャートであり、図１０は、リレー駆動回路５０の動作を説明するための図である。

【0079】

図９において、タイミングｔ３１では、高電圧バッテリ１１の充電開始に伴い、通電スイッチ５３に対するデューティ信号の出力が開始される。また、還流スイッチ６４がオンされる。デューティ信号の出力開始に伴い、励磁コイル１６ａが励磁されて充電リレー１６が閉状態となる。ここで、デューティオン時の状態とデューティオフ時の状態とを図１０（ａ），（ｂ）により説明する。

【0080】

図１０（ａ）は、デューティオン時の状態を示しており、通電スイッチ５３がオン状態、還流スイッチ６４がオン状態となっている。この場合、低電圧バッテリ２１からの通電電流が励磁コイル１６ａと通電スイッチ５３とを通じて流れ、励磁コイル１６ａが励磁される。

【0081】

図１０（ｂ）は、デューティオンからデューティオフに移行した際の状態を示しており、通電スイッチ５３がオフ状態、還流スイッチ６４がオン状態となっている。この場合、還流スイッチ６４を含む還流経路で電流が還流され、励磁コイル１６ａの励磁状態が継続される。

【0082】

また、図９において、タイミングｔ３２では、例えば断線により低電圧バッテリ２１の電圧低下が生じ、検知回路３１から出力される検知信号が制御装置２４に入力される。これにより、制御装置２４により還流スイッチ６４がオフされ、還流スイッチ６４のオフ直後に充電リレー１６が遮断される（タイミングｔ３３）。このとき、電力消費素子であるダイオード６６を介して電流が還流されることにより、充電リレー１６のいち早い遮断が可能となっている。つまり、低電圧バッテリ２１の電圧低下に伴う制御装置２４の電源遮断が生じる前に、充電リレー１６を遮断することが可能となっている。

【0083】

図１０（ｃ）は、還流スイッチ６４がオフされた直後の状態を示している。この場合、ダイオード６６を含む還流経路で電流が還流され、ダイオード６６の通電により電流が急減される。これにより、励磁コイル１６ａの励磁状態がいち早く解消され、メインリレー１４よりも前に充電リレー１６が遮断される。なお本実施形態では、ダイオード６６が「リレー遮断部」に相当する。

【0084】

本実施形態によれば、メインリレー１４と共に充電リレー１６が閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合に、還流スイッチ６４を開放することにより、励磁コイル１６ａとダイオード６６（電力消費素子）とを含む還流経路で電流が流れる。この場合、ダイオード６６は、還流スイッチ６４よりも電力消費が大きく励磁コイル１６ａのエネルギがいち早く低減される。これにより、低電圧バッテリ２１の電圧異常の発生時において、メインリレー１４よりも前に充電リレー１６を好適に遮断させることができる。

【0085】

（第４実施形態）
図１１は、本実施形態における電源システム１０の構成図である。図１１では、図１との違いとして、制御装置２４及び各リレー１４，１６にバックアップ電力を供給するバックアップ電源部の構成を変更している。

【0086】

図１１において、低電圧バッテリ２１と電源回路２３とを接続する制御電源経路２２Ａには第１バックアップコンデンサ７１が設けられ、低電圧バッテリ２１とメインリレー１４及び充電リレー１６とを接続するリレー電源経路２２Ｂには、第２バックアップコンデンサ７２が設けられている。

【0087】

図１２は、本実施形態における充電時の動作を示すタイムチャートである。図１２では、タイミングｔ４１以前において、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖（オン）されており、タイミングｔ４１において、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じている。この場合、タイミングｔ４１以降、低電圧バッテリ２１からの電力供給が途絶えるが、各バックアップコンデンサ７１，７２からのバックアップ電力により制御装置２４や各リレー１４，１６に対する電力供給が継続される。

【0088】

また、タイミングｔ４１では、検知回路３１から出力される検知信号が制御装置２４に入力される。そして、制御装置２４は、リレー遮断部として機能し、各リレー１４，１６を順次遮断する。具体的には、タイミングｔ４２において充電リレー１６が遮断されるとともに、その後のタイミングｔ４３においてメインリレー１４が遮断される。制御装置２４により各リレー１４，１６が遮断された後、バックアップコンデンサ７１，７２の電圧低下により、制御電源電圧とリレー電源電圧が低下する。

【0089】

本実施形態によれば、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が突然生じても、各バックアップコンデンサ７１，７２からの電力供給により各リレー１４，１６の閉鎖状態が継続される。そのため、制御装置２４及び各リレー１４，１６にバックアップコンデンサ７１，７２から電力供給されている期間内において、メインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を適正に遮断することができる。

【0090】

（第５実施形態）
図１３は、本実施形態における電源システム１０の構成図である。図１３の構成では、図１２の構成の一部を変更したものとしている。

【0091】

図１３において、低電圧バッテリ２１と電源回路２３とを接続する制御電源経路２２Ａには第１バックアップコンデンサ８１が設けられている。また、低電圧バッテリ２１と各リレー１４，１６とを接続するリレー電源経路２２Ｂは、メインリレー１４に通じる第１分岐経路２２Ｂ＿１と、充電リレー１６に通じる第２分岐経路２２Ｂ＿２とに分岐されており、それら各分岐経路２２Ｂ＿１，２２Ｂ＿２のうち第１分岐経路２２Ｂ＿１に第２バックアップコンデンサ８２が設けられている。

【0092】

図１４は、本実施形態における充電時の動作を示すタイムチャートである。図１４では、タイミングｔ５１以前において、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖（オン）されており、タイミングｔ５１において、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じている。この場合、タイミングｔ５１以降、低電圧バッテリ２１からの電力供給が途絶えるが、各バックアップコンデンサ８１，８２からのバックアップ電力により制御装置２４及びメインリレー１４に対する電力供給が継続される。ただし、充電リレー１６に対してはバックアップ電力の供給が行われないため、メインリレー１４よりも前に充電リレー１６が遮断される。具体的には、タイミングｔ５２において電源失陥により充電リレー１６が遮断され、その後のタイミングｔ５３において制御装置２４によりメインリレー１４が遮断される。

【0093】

なお、制御装置２４及びメインリレー１４に対しては各バックアップコンデンサ８１，８２からバックアップ電力が供給される一方、充電リレー１６に対してはバックアップ電力が供給されない構成が、リレー遮断部に相当する。

【0094】

本実施形態によれば、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下で低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が突然生じても、各バックアップコンデンサ８１，８２からの電力供給により少なくともメインリレー１４の閉鎖状態が継続される。また、充電リレー１６は、制御装置２４及びメインリレー１４にバックアップ電力が供給されている状況下で、先に電源遮断されて開放される。そのため、メインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を適正に遮断することができる。

【0095】

（第６実施形態）
図１５は、本実施形態における電源システム１０の構成図である。図１５の構成では、上記各実施形態との違いとして、充電リレー１６の強制遮断の構成が異なるものとなっている。

【0096】

図１５に示すように、低電圧バッテリ２１と各リレー１４，１６とを接続するリレー電源経路２２Ｂにおいて、各分岐経路２２Ｂ＿１，２２Ｂ＿２のうち第２分岐経路２２Ｂ＿２には遮断スイッチ９１が設けられている。遮断スイッチ９１は、制御装置２４によりオンオフが制御されるとともに、オン状態下において、検知回路３１の検知結果に応じてオフされるものとなっている。具体的には、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じていない場合には検知回路３１から非検知信号が出力され、遮断スイッチ９１のオン状態が維持される。また、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じている場合には検知回路３１から検知信号（異常検知信号）が出力され、遮断スイッチ９１がオフされる。

【0097】

図１６は、本実施形態における充電時の動作を示すタイムチャートである。図１６では、タイミングｔ６１以前において、遮断スイッチ９１がオンされており、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉状態となっている。タイミングｔ６１では、低電圧バッテリ２１の電圧低下に伴い検知回路３１から検知信号（異常検知信号）が出力される。そして、その検知信号により遮断スイッチ９１がオフされることにより第２分岐経路２２Ｂ＿２が遮断され、充電リレー１６が強制的に遮断される。その後、タイミングｔ６２では、電源失陥によりメインリレー１４が遮断される。なお、検知回路３１の検知信号に基づいて遮断スイッチ９１により第２分岐経路２２Ｂ＿２が遮断される構成が、リレー遮断部に相当する。

【0098】

本実施形態によれば、メインリレー１４及び充電リレー１６が共に閉鎖されている状態下において、検知回路３１により低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が検知されると、検知信号に基づいて遮断スイッチ９１により第２分岐経路２２Ｂ＿２が強制的に遮断される。これにより、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じた場合において、メインリレー１４の遮断よりも前に充電リレー１６を適正に遮断することができる。

【0099】

（変形例）
上記各実施形態を例えば次のように変更してもよい。

【0100】

・上記第１実施形態の変形例として、以下の構成を用いることが可能である。電源システム１０において、昇圧コンデンサ２６の電圧を検出する電圧検出部を備える構成とする。そして、制御装置２４は、図１７に示すリレー遮断処理を実施する。このリレー遮断処理は、図２の外部充電制御処理において、低電圧バッテリ２１の電圧低下異常が生じている場合にステップＳ１８にて実施されるとよい。

【0101】

図１７において、ステップＳ２１では、充電リレー１６のオフ後（遮断後）であるか否かを判定する。そして、充電リレー１６のオフ前であれば、ステップＳ２２に進み、充電リレー１６をオフする。

【0102】

充電リレー１６のオフ後であれば、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、昇圧コンデンサ２６の電圧Ｖｃを取得し、続くステップＳ２４では、昇圧コンデンサ２６の電圧Ｖｃが所定の閾値Ｖｔｈよりも低いか否かを判定する。また、Ｖｃ≧Ｖｔｈである場合に、ステップＳ２５では、充電リレー１６をオフしてから所定時間が経過したか否かを判定する。この場合、昇圧コンデンサ２６の電圧Ｖｃが閾値Ｖｔｈよりも低くなったことと、充電リレー１６をオフしてから所定時間が経過したこととのいずれかが成立することを条件に、ステップＳ２６に進み、メインリレー１４をオフする。

【0103】

低電圧バッテリ２１の異常時において、メインリレー１４と充電リレー１６とを時間差を付けて遮断する場合、システム保護の観点からすると時間差が大きい方が望ましい。この点、充電リレー１６を遮断した後において、昇圧コンデンサ２６の電圧（検出電圧）に基づいてメインリレー１４を遮断することで、昇圧コンデンサ２６の電圧低下を監視しつつ、充電リレー１６の遮断からメインリレー１４の遮断までの時間を適正に制御することができる。

【0104】

・図１に示す電源システム１０では、制御装置２４のバックアップ電源部として昇圧コンデンサ２６を用い、各リレー１４，１６のバックアップ電源部として降圧回路２８を用いる構成としたが、これを変更し、制御装置２４と各リレー１４，１６とで同じバックアップ電源部を用いることも可能である。例えば、制御装置２４及び各リレー１４，１６においてバックアップ電源部として昇圧コンデンサ２６を用いる構成、又は、制御装置２４及び各リレー１４，１６においてバックアップ電源部として降圧回路２８を用いる構成としてもよい。

【0105】

・図１に示す電源システム１０において、制御装置２４のバックアップ電源部として、高電圧側の補助電源回路４２（図４，図６参照）を用いることも可能である。又は、制御装置２４のバックアップ電源部として、バックアップコンデンサ７１（図１１参照）を用いることも可能である。

【符号の説明】

【0106】

１０…電源システム、１１…高電圧バッテリ、１２…高電圧経路、１３…電気機器、１４…メインリレー、１５…充電経路、１６…充電リレー、２４…制御装置。

【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】