JP2007124813A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業安全性を確保しながら、良好な作業効率の下で外部電源から充電可能な電源装置を提供する。
【解決手段】サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２は、バッテリモジュール２と車両負荷１０との間に設けられる。システムメインリレーＳＭＲ２は、サービスプラグＳＰ１に対して電源側に設けられ、かつシステムメインリレーＳＭＲ３は、サービスプラグＳＰ２に対して負荷側に設けられる。バッテリモジュール２，４に対する外部充電器３０の取付けは、まず、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３を非導通状態としてプラグ部材４０をリレー回路４３，４７から引き抜くことによりサービスプラグＳＰ２，ＳＰ３を脱着し、次に、プラグ部材５０をリレー回路４３，４７に挿入することにより行なわれる。バッテリモジュール２，４は、システムメインリレーＳＭＲ２のみを導通したことに応じて外部充電器３０により充電される。
【選択図】図１

Description

この発明は、電源装置に関し、特に、外部電源からの供給電力により充電可能な電源を備えた電源装置に関する。

通常、ＥＶ（Electric Vehicle）やＨＶ（Hybrid Vehicle）等の車両において、電気エネルギーによる駆動力は、高電圧のメインバッテリから供給される直流電力をインバータによって３相交流電力を変換し、これにより３相交流モータを回転させることにより得ている。また、車両の減速時には、逆に３相交流モータの回生発電により得られる回生エネルギーをメインバッテリに蓄電することにより、エネルギーを無駄なく利用して走行している。

高電圧のメインバッテリからなる電源装置を搭載した車両においては、３相交流モータに異常が生じた場合には、３相交流モータから回生エネルギーが得られないため、メインバッテリの充電量が低下して十分な車両の駆動力が得られない可能性がある。

そこで、かかる不具合に対処するため、充電量が不足したメインバッテリを、外部電源からの電力供給により充電することが検討されている（たとえば特許文献１〜３参照）。
特開２００４−２３８２６号公報 特開平１０−１３６５７０号公報 特開２０００−３２４８５７号公報

ここで、外部電源からメインバッテリを充電するにあたっては、メインバッテリからインバータに対する電力供給経路を一旦遮断し、かつ、外部電源からメインバッテリに対する電力供給経路を新たに形成する必要が生じる。

この電力供給経路の切換えは、一般に、作業者の手動操作により、メインバッテリとインバータとを結合するためのコネクタが分離され、その後、メインバッテリ側のコネクタと外部電源側のコネクタとが結合されることにより行なわれる。

しかしながら、ＥＶやＨＶ等の車両において、通常、インバータは、モータとともに、乗員座席の前部領域であるエンジンルームに配置される。特に、車両がハイブリッド自動車である場合、エンジンルームには、エンジンおよび発電機がさらに収納される。そのため、かかる一連の作業において、作業者は、先ず工具を用いてコネクタ周辺に配置される電気部品を一旦取り外し、メインバッテリとインバータとを結合するコネクタを引出す必要がある。また、充電終了後においては、当該コネクタを再び結合した後に、取り外した電気部品を元の位置に戻す作業が必要となる。

このように、メインバッテリを外部充電するためには、これに付随して発生する作業に相当な手間を要することとなり、作業効率を低下させる要因となっていた。

さらに、電力供給経路の切換えに関わる作業においては、前提条件として、作業者が誤って高電圧に触れることの無いように、作業安全性が十分に確保されていることが必須とされる。

それゆえ、この発明の目的は、作業安全性を確保しながら、良好な作業効率の下で外部電源から充電可能な電源装置を提供することである。

この発明によれば、電源装置は、電源と、電源を充電可能に構成された外部電源と、電源の一方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて電源からの出力を遮断する第１の遮断装置と、電源の他方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて電源からの出力を遮断する第２の遮断装置と、電源の一方極と第１の遮断装置との間に接続され、電気信号に応じて開閉される第１のリレーと、第２の遮断装置と負荷との間に接続される第２のリレーとを備える。第１および第２の遮断装置の各々は、外部から操作可能に構成された第１の接続端子と、電源の一方極と負荷との間に接続される第１の接点と、電源の一方極と外部電源の一方極との間に接続される第２の接点とを有する開閉器とを含む。外部電源は、外部から操作可能に構成された第２の接続端子を含む。開閉器は、第１の接続端子が操作されたことに応じて第１の接点が開閉され、第２の接続端子が操作されたことに応じて第２の接点が開閉される。

上記の電源装置によれば、手動操作により電源回路を遮断可能に設けられた遮断装置を、外部電源による充電時には電源と外部電源との接続手段として機能させることにより、電源に対する外部電源の取付け作業を簡易に行なうことができる。さらに、電源と第１の遮断装置との間に第１のリレーを設けたことにより、作業時の遮断装置の電気的絶縁が確実となるため、作業安全性が高められる。したがって、外部電源の取付け作業の作業効率と安全性とを向上することができる。

好ましくは、第１の接点は、外部から第１の接続端子が第１の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される。第２の接点は、外部から第２の接続端子が第２の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される。

上記の電源装置によれば、遮断装置と同様の操作を行なうことにより電源と外部電源と接続させることができる。したがって、電源に対する外部電源の取付け作業が簡易化される。

好ましくは、第１のリレーは、第１の接続端子が第１の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、第２の接続端子が第２の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される。

上記の電源装置によれば、電源に対する外部電源の取付け作業期間中において、電源との電気的絶縁が確保されるため、作業の安全性が向上される。

好ましくは、第２のリレーは、第１の接続端子が第１の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、第１の接続端子が第１の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される。

上記の電源装置によれば、外部電源による充電時には、外部電源と負荷とは電気的に絶縁されることから、外部電源からの電力が無駄に負荷に流れ込むのが抑えされる。

好ましくは、電源装置は、第２の遮断装置と負荷との間に、第２のリレーと並列に接続された第３のリレーおよび抵抗とをさらに備える。

上記の電源装置によれば、第２および第３のリレーおよび抵抗は、第１および第２の遮断装置の操作により電源から絶縁されるため、故障時のメンテナンスが可能となる。

この発明によれば、手動操作により電源回路を遮断可能に設けられた遮断装置を、外部電源による充電時には電源と外部電源との接続手段として機能させることにより、電源に対する外部電源の取付け作業を簡易に行なうことができる。さらに、電源と第１の遮断装置との間に第１のリレーを設けたことにより、作業時の遮断装置の電気的絶縁が確実となるため、作業安全性が高められる。したがって、外部電源の取付け作業の作業効率と安全性とを向上することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

＜一般的な電源装置における外部電源を用いた充電方法＞
この発明の実施の形態による電源装置を説明するにあたっては、最初に、比較のために、電源装置において一般的に用いられる電源の充電方法について説明する。

図４は、汎用される電源装置の一例を説明するための概略ブロック図である。
図４を参照して、電源装置は、たとえば電源によってモータを駆動して車両を推進させる電気自動車、ハイブリッド自動車または燃料電池車に搭載される。電源装置は、直列に接続されるバッテリモジュール２，４と、バッテリモジュール２および４を直列に接続する経路上に設けられるヒューズ素子ＦＳおよびサービスプラグＳＰと、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３と、抵抗Ｒ１と、バッテリモジュール２，４からの電力を車両負荷１０に供給するための電源線１２，１４と、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３の導通／非導通の制御を行なう制御装置２０とを備える。

バッテリモジュール２，４は、各々が複数のバッテリセルが直列接続された構成からなる高電圧バッテリである。高電圧バッテリであるバッテリモジュール２，４と車両負荷１０とを結ぶ高電圧系統は、車体による接地（ボディアース）との電気的絶縁が確保されるように、絶縁被膜シールドケーブルなどからなる電源線１２，１４により配線される。

車両負荷１０は、たとえば車輪を駆動する駆動システムであり、この駆動システムは、モータおよびモータを駆動するインバータを含む（ともに図示せず）。インバータは、電源線１２，１４を介してバッテリモジュール２，４から直流電圧が供給されると、その直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動する。これにより、モータは、駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。また、ハイブリッド自動車においては、モータは、駆動輪を駆動するモータではなく、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジン始動を行ない得るようなモータであってもよい。

システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、バッテリモジュール２および４から車両負荷１０に対する電力供給経路を導通／遮断する。具体的には、システムメインリレーＳＭＲ２は、バッテリモジュール２の正極と車両負荷１０との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１は、バッテリモジュール２の正極と車両負荷１０との間に抵抗Ｒ１を介して接続される。システムメインリレーＳＭＲ３は、バッテリモジュール４の負極と車両負荷１０との間に接続される。システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、制御装置２０からの信号ＳＥにより導通／非導通される。

ヒューズ素子ＦＳおよびサービスプラグＳＰは、点検整備時や事故発生時において取り外されることによって非導通状態となり、バッテリモジュール２，４の中間位置で高電圧系統を遮断する。これにより、メンテナンスを行なう作業者が誤って高電圧に触れることが無くなり、作業安全性が確保される。

以上の構成において、たとえばモータの故障が生じた場合には、モータで電力を回生できないためにバッテリモジュール２，４への電力供給が不可能となる。あるいは、バッテリモジュール２，４を長期間にわたって放置していた場合には、自己放電によって充電量が著しく低下する可能性がある。このような場合、低下したバッテリモジュール２，４の充電量を回復させる手段として、車両外部に設けられた外部充電器３０を用いてバッテリモジュール２，４の充電が行なわれる。

詳細には、電源装置は、通常、図４に示すように、電源装置側の電源線１２，１４に接続されるコネクタＣＮ１と、車両負荷１０に接続されるコネクタＣＮ２とが結合されることにより、車両負荷１０に電気的に接続される。

そして、外部充電器３０を用いたバッテリモジュール２，４の充電動作を実行するときには、電源装置のコネクタＣＮ１は、作業者の手作業によって、車両負荷１０側のコネクタＣＮ２と分離された後に、外部充電器３０のコネクタＣＮ３に結合される（図中の矢印参照）。これにより、バッテリモジュール２，４は、外部充電器３０と電気的に接続され、外部充電器３０から供給される電力によって所望の充電量まで充電される。

そして、バッテリモジュール２，４の充電動作が終了すると、再び作業者の手作業によって、コネクタＣＮ１は、コネクタＣＮ２から分離され、その後コネクタＣＮ２に結合される。以降において、車両負荷１０は、バッテリモジュール２，４に蓄積された電力により駆動される。

ここで、一連のバッテリモジュール２，４の充電動作において、電源装置と車両負荷１０および外部充電器３０との間の電気的接続の切換えは、上述したように作業者がコネクタを手動操作することにより行なわれる。このとき、最初に、サービスプラグＳＰが取り外されて高電圧系統が遮断され、作業安全性が確保された上で、作業者によりコネクタの分離および結合が行なわれる。

通常、インバータおよびモータを含む車両負荷１０は、車両において乗員座席の前部領域であるエンジンルームに配置される。車両がハイブリッド自動車である場合、エンジンルームには、エンジンおよび発電機がさらに収納される。

そのため、電源装置のコネクタＣＮ１と車両負荷１０のコネクタＣＮ２との分離作業において、作業者は、工具を用いてコネクタ周辺に配置される電気部品を一旦取り外してコネクタを引出す作業を新たに行なう必要がある。さらに、充電終了後においては、取り出した電気部品を元の位置に戻す作業が必要となる。したがって、バッテリモジュール２，４の充電動作に付随して発生する作業に相当な手間を要することとなり、作業効率を低下させる要因となっていた。

また、これらの作業の前提として、作業者が誤って高電圧に触れることの無いように、作業安全性が十分に確保されていることが必須であることは明らかである。

したがって、より簡易かつ安全な操作により電源装置と車両負荷および外部充電器との接続の切換えを行なうことができれば、作業効率および作業安全性が著しく向上されることは明らかである。

＜この発明による電源装置における外部電源を用いた充電方法＞
この発明による電源装置は、以下に述べるように、作業者の手動操作により高電圧系統を遮断可能に設けられたサービスプラグを、電源装置と外部充電器３０との接続手段として利用することを特徴とする。これによれば、プラグの着脱という簡易な作業によりバッテリモジュール２，４の充電動作を行なうことが可能となる。

また、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３を、サービスプラグに対して、プラグ着脱時に電源装置からの電気的絶縁が確保されるように配置することをさらなる特徴とする。これによれば、外部充電器３０の取付け作業の安全性が向上される。

図１は、この発明の実施の形態に従う電源装置の概略ブロック図である。
図１を参照して、電源装置は、バッテリモジュール２，４と、電源線１２，１４と、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３と、抵抗Ｒ１と、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２と、ヒューズ素子ＦＳとを備える。

図１の電源装置は、図４の従来の電源装置に対して、サービスプラグの構成の変更および、当該変更に伴なうサービスプラグとシステムリレーとの位置関係の変更を施したものである。以下にこれらの変更点について詳細に説明する。

１．サービスプラグの構成の変更
この発明による電源装置において、従来、バッテリモジュール２，４の中間位置に設置されていたサービスプラグＳＰ（図４参照）は、電源線１２，１４上にそれぞれ設置されるサービスプラグＳＰ１，ＳＰ２に変更される。

詳細には、サービスプラグＳＰ１は、電源線１２上であって、バッテリモジュール２の正極と車両負荷１０との間に設けられる。サービスプラグＳＰ１は、接続端子４１と、電源線１２上に配されたリレー回路４３とを含む。

リレー回路４３は、バッテリモジュール２の正極および車両負荷１０に対応してそれぞれ設けられた通電部４２，４４からなるリレー接点を有する。サービスプラグＳＰ１の装着時において、接続端子４１と通電部４２，４４とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成される。これにより、リレー回路４３は導通状態となり、バッテリモジュール２の正極と車両負荷１０とを電気的に接続する。

サービスプラグＳＰ２は、電源線１４上であって、バッテリモジュール４の負極と車両負荷１０との間に設けられる。サービスプラグＳＰ２は、接続端子４５と、電源線１４上に配されたリレー回路４７とを含む。

リレー回路４７は、バッテリモジュール４の負極と車両負荷１０に対応してそれぞれ設けられた通電部４６，４８からなるリレー接点を有する。サービスプラグＳＰ２の装着時において、接続端子４５と通電部４６，４８とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成される。これにより、リレー回路４７が導通状態となり、バッテリモジュール４の負極と車両負荷１０とを電気的に接続する。

そして、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２の装着は、後述するように、接続端子４１，４５に共通して設けられたプラグ部材４０を電源装置に挿入することにより一括して行なわれる。これにより、リレー回路４３，４７は導通状態に駆動され、バッテリモジュール２，４から車両負荷１０に電力が供給される。

また、サービスプラグＳＰ１の脱着時において、リレー回路４３は、接続端子４１と通電部４２，４４とが電気的に分離されることによりリレー接点が開成される。これにより、リレー回路４３は非導通状態となり、バッテリモジュール２の正極と車両負荷１０とを電気的に分離する。

サービスプラグＳＰ２においても同様に、サービスプラグＳＰ２の脱着時において、リレー回路４７は、接続端子４５と通電部４６，４８とが電気的に分離されることによりリレー接点が開成される。これにより、リレー回路４７は非導通状態となり、バッテリモジュール４の負極と車両負荷１０とを電気的に分離する。

そして、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２の脱着は、後述するように、接続端子４１，４５に共通して設けられたプラグ部材４０をリレー回路４３，４７から引き抜くことにより一括して行なわれる。これにより、リレー回路４３，４７は非導通状態に駆動され、バッテリモジュール２，４から車両負荷１０への電力供給が遮断される。

そして、電源装置において、バッテリモジュール２，４を外部充電器３０により充電する場合には、上記の方法によりプラグ部材４０をリレー回路４３，４７から引き抜いた後に、図中の矢印で示すように、外部充電器３０に配されるプラグ部材５０をリレー回路４３，４７に挿入することにより、バッテリモジュール２，４と外部充電器３０とが電気的に接続される。

詳細には、外部充電器３０は、外部充電器３０から電力の供給を受ける電源線３２，３４と、電源線３２，３４の一方端とバッテリモジュール２，４とを電気的に接続するためのプラグ部材５０とを有する。

プラグ部材５０は、外部電源の正極側の電源線３２の一方端に配されたプラグＰ１と、外部電源の負極側の電源線３４の一方端に配されたプラグＰ２とからなる。

プラグＰ１は、電源線３２の一方端に設けられた通電部５４と、通電部５４に電気的に接続される接続端子５１とを有する。プラグＰ１の装着時において、接続端子５１は、リレー回路４３の通電部４２と電気的に接続される。このとき、接続端子５１は通電部５４とも接続されていることから、リレー回路４３は、通電部４２と通電部５４とを新たなリレー接点とするように形成される。そして、通電部４２，５４と接続端子５１とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成されると、リレー回路４３は導通状態となる。これにより、バッテリモジュール２の正極と外部電源の正極とが電気的に接続される。

プラグＰ２は、電源線３４の一方端に設けられた通電部５８と、通電部５８に電気的に接続される接続端子５５とを有する。プラグＰ２の装着時において、接続端子５５は、リレー回路４７の通電部４６と電気的に接続される。このとき、接続端子５５は通電部５８とも接続されていることから、リレー回路４７は、通電部４６と通電部５８とを新たなリレー接点とするように形成される。そして、通電部４６，５８と接続端子５５とが電気的に接続されることによりリレー接点が閉成されると、リレー回路４７は導通状態となる。これにより、バッテリモジュール４の負極と外部電源の負極とが電気的に接続される。

そして、プラグ部材５０をリレー回路４３，４７に挿入することにより、プラグＰ１，Ｐ２が一括して装着されると、リレー回路４３，４７が導通される。これにより、バッテリモジュール２，４は、電源線３２，３４を介して外部充電器３０と電気的に接続され、外部充電器３０からの電力を受けて充電される。

図２は、図１におけるプラグ部材４０およびプラグ部材５０の詳細な構造を説明するための図である。

図２を参照して、プラグ部材４０において、接続端子４１，４５は、それぞれ、支持部材４０１から突出した２個のプラグ端子により設けられる。２個のプラグ端子は、互いに導通された導体からなる。電源装置側では、接続端子４１に対応するソケット部４２０，４４０と、接続端子４５に対応するソケット部４６０，４８０とが、バッテリモジュール２，４、電源線１２，１４およびシステムリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３を収容する筐体１００の外面上に設けられる。

ソケット部４２０，４４０は、筐体１００の内部において、リレー回路４３の通電部４２，４４とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子４１からなるプラグ端子をソケット部４２０，４４０に嵌合することにより、通電部４２，４４からなるリレー接点が閉成されてリレー回路４３が導通される。

ソケット部４６０，４８０は、筐体１００の内部において、リレー回路４７の通電部４６，４８とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子４５からなるプラグ端子をソケット部４６０，４８０に嵌合することにより、通電部４６，４８からなるリレー接点が閉成されてリレー回路４７が導通される。

そして、バッテリモジュール２，４から車両負荷１０に対する電力供給経路の接続は、図中の矢印ＬＮ２で示す方向に従って、プラグ部材４０のプラグ端子を対応するソケット部へ嵌合することにより行なわれる。また、バッテリモジュール２，４から車両負荷１０に対する電力供給経路の遮断は、プラグ部材４０のプラグ端子をソケット部から抜脱することにより行なわれる。

サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２のプラグ部材４０の嵌合および抜脱は、作業者の手動操作により行なわれる。このとき、作業者と接触する筐体１００の外面は絶縁物で覆われているため、高電圧が印加される通電部との電気的絶縁が確保される。これにより作業安全性が保証される。

外部充電器３０において、プラグ部材５０は、上述したプラグ部材４０と略同じ構造を有するように構成される。

具体的には、プラグ部材５０において、接続端子５１，５５は、それぞれ、支持部材５０１から突出した２個のプラグ端子により設けられる。２個のプラグ端子は、互いに導通された導体からなる。電源装置側では、接続端子５１に対応するソケット部４２０，５４０と、接続端子５５に対応するソケット部４６０，５８０とが筐体１００の外面上にそれぞれ設けられる。

ソケット部４２０，５４０は、筐体１００の内部において、リレー回路４３の通電部４２およびプラグＰ１の通電部５４とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子５１からなるプラグ端子をソケット部４２０，５４０に嵌合することによって、通電部４２，５４からなるリレー接点が閉成されてリレー回路４３が導通される。

ソケット部４６０，５８０は、筐体１００の内部において、リレー回路４７の通電部４６およびプラグＰ１の通電部５８とそれぞれ電気的に接続される。したがって、接続端子５５からなるプラグ端子をソケット部４６０，５８０に嵌合することによって、通電部４６，５８からなるリレー接点が閉成されてリレー回路４７が導通される。

そして、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給経路の接続は、図中の矢印ＬＮ１で示す方向に従って、プラグ部材５０のプラグ端子を対応するソケット部に嵌合することにより行なわれる。また、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給経路の遮断は、プラグ部材５０のプラグ端子をソケット部から抜脱することにより行なわれる。

この発明によれば、外部充電器３０とバッテリモジュール２，４との接続は、作業者がまず手作業で筐体１００の外面に設けられたソケット部からプラグ部材４０を抜脱してバッテリモジュール２，４と車両負荷１０とを切り離し、続いて、ソケット部に対してプラグ部材５０を嵌合することにより、容易に行なうことができる。したがって、電源装置と車両負荷１０とを結合するためのコネクタＣＮ１を用いて外部充電器３０と電源装置とを接続する図４に示す従来の電源装置に対して、作業を短時間かつ容易に行なうことができるため、作業効率を著しく向上することができる。

なお、外部充電器３０のプラグ部材５０は、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２のプラグ部材４０と同様に、絶縁物で覆われた筐体１００の外面から嵌合または抜脱が行なわれるため、高電圧が印加される通電部との電気的絶縁が確保される。

２．サービスプラグとシステムメインリレーとの位置関係の変更
この発明による電源装置において、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３は、上述したサービスプラグの構成の変更に伴ない以下のように配置される。

バッテリモジュール２の正極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ２と、バッテリモジュール４の負極に接続されるシステムメインリレーＳＭＲ３とは、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２に対して、一方が電源側に位置し、かつ他方が負荷側に位置するように設けられる。図１では、システムメインリレーＳＭＲ２がサービスプラグＳＰ１に対して電源側に設けられ、かつシステムメインリレーＳＭＲ３がサービスプラグＳＰ２に対して負荷側に設けられる。

このようにシステムメインリレーＳＭＲ２，３を配置したことによって、サービスプラグＳＰ１に対して電源側に配されたシステムメインリレーＳＭＲ２に対しては、外部充電器３０の取付け作業におけるプラグ部材４０，５０の電気的絶縁を確保する機能を持たせることができる。

すなわち、作業者の手作業で行なわれるプラグ部材４０の引き抜き、およびプラグ部材５０の挿入にあたっては、システムメインリレーＳＭＲ２は制御装置２０からの信号ＳＥにより非導通される。これにより、高圧電源系統からの完全に絶縁された状態で作業を行なうことができ、作業安全性が確保される。

さらに、システムメインリレーＳＭＲ２に対しては、通常のバッテリモジュール２，４から車両負荷１０に対する電力供給経路を接続／遮断する機能に加えて、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電流供給経路を接続／遮断する機能を持たせることができる。

すなわち、システムメインリレーＳＭＲ２は、外部充電器３０のプラグ部材５０が電源装置に挿入されたことに応じて、制御装置２０からの信号により導通される。これにより、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給が開始される。

そして、バッテリモジュール２，４の充電を停止させたいときには、システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置２０からの信号ＳＥにより非導通される。これにより、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給経路が遮断され、バッテリモジュール２，４の充電が停止される。例えば車両負荷１０から駆動要求があった場合に、制御装置２０が信号ＳＥを出力してシステムメインリレーＳＭＲ２を非導通させる構成とすれば、電力供給経路の切換え作業を安全かつ迅速に行なうことができる。

一方、サービスプラグＳＰ２に対して負荷側に配されたシステムメインリレーＳＭＲ３に対しては、通常のバッテリモジュール２，４から車両負荷１０に対する電力供給経路を接続／遮断する機能に加えて、外部充電器３０から車両負荷１０に対する電流供給経路を遮断する機能を持たせることができる。

すなわち、システムメインリレーＳＭＲ３は、外部充電器３０のプラグ部材５０が電源装置に装着されているときには、制御装置２０からの信号ＳＥにより非導通される。これにより、バッテリモジュール２，４の充電時において外部充電器３０からの高電圧が車両負荷１０に印加されるのを防止することができる。

さらに、図１に示すように、システムメインリレーＳＭＲ１および抵抗Ｒ１を、システムメインリレーＳＭＲ３と並列に接続して、システムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ３および抵抗Ｒ１をケース１００の外部に設ける構成とすれば、これらのリレーが溶着した場合であっても、プラグ部材４０を電源装置から引き抜くことにより溶着したリレーのメンテナンスを行なうことが可能となる。

なお、図１とは逆に、システムメインリレーＳＭＲ２をサービスプラグＳＰ１に対して負荷側に設け、かつシステムメインリレーＳＭＲ３をサービスプラグＳＰ２に対して電源側に設けるように構成しても、図１の場合と同様の効果を得ることは明らかである。

図３は、図１の電源装置におけるバッテリモジュール２，４の充電動作における作業手順を説明するためのフローチャートである。

図３を参照して、バッテリモジュール２，４の充電量が低下したことに応じて外部充電器３０による充電が要求された場合には（ステップＳ０１）、制御装置２０は、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３をオフ（非導通）するための信号ＳＥを生成してシステムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３へ出力する（ステップＳ０２）。これにより、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３が非導通状態となり、バッテリモジュール２，４から車両負荷１０に対する電力供給経路が遮断される。

次に、作業者によりプラグ部材４０が電源装置のケース１００の外面に設けられたソケット部から引き抜かれる。これにより、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２が脱着され、リレー回路４３，４７が非導通状態となる（ステップＳ０３）。

そして、上記のソケット部には、作業者によって外部充電器３０のプラグ部材５０が挿入される。これにより、プラグＰ１，Ｐ２が装着されてリレー回路４３，４７が導通状態となり、外部充電器３０とバッテリモジュール２，４とが接続される（ステップＳ０４）。

次に、制御装置２０からシステムリレーＳＭＲ２をオン（導通）するための信号ＳＥが生成されてシステムメインリレーＳＭＲ２へ出力される（ステップＳ０５）。これにより、システムメインリレーＳＭＲ２のみが導通状態となる。

以上のステップＳ０４，Ｓ０５により外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給経路が接続されると、外部充電器３０から供給された電力によりバッテリモジュール２，４が充電される（ステップＳ０６）。

そして、バッテリモジュール２，４の充電量が所定量に達したことに応じて充電が完了したと判断されると、制御装置２０は、システムメインリレーＳＭＲ２をオフするための信号ＳＥを生成してシステムメインリレーＳＭＲ２へ出力する（ステップＳ０８）。これにより、外部充電器３０からバッテリモジュール２，４に対する電力供給経路が遮断される。

そして、バッテリモジュール２，４の充電が完了したことに応じて作業者により外部充電器３０のプラグ部材５０がケース１００のソケット部から引き抜かれる（ステップＳ０９）。続いて、ソケット部にプラグ部材４０が挿入されることにより、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２が装着される（ステップＳ１０）。最後に、制御装置２０からは、通常の車両負荷１０の起動時おいてバッテリモジュール２，４と車両負荷１０とを接続させるのと同様の手順で、システムメインリレーＳＭＲ１〜ＳＭＲ３をオンするための信号ＳＥが出力される（ステップＳ１０）。すなわち、最初にシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２を導通させることにより突入電流が抑制される。その後、システムメインリレーＳＭＲ３を導通させる一方で、システムメインリレーＳＭＲ１を非導通させることにより、抵抗Ｒ１による電力損失を伴なうことなく車両負荷１０に対する電力供給が可能となる。

なお、図１，２の電源装置において、サービスプラグＳＰ１，ＳＰ２はそれぞれ、この発明の「第１の遮断装置」および「第２の遮断装置」に相当し、システムメインリレーＳＭＲ２，ＳＭＲ３はそれぞれ、この発明の「第１のリレー」および「第２のリレー」に相当する。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、電源装置に対する外部充電器の取付け作業を、電源装置と外部充電器との間のプラグ部材の着脱作業によって簡易かつ短期間に行なうことができる。さらに、システムメインリレーの一方をサービスプラグに対して電源側に設置したことにより、高電圧からの電気的絶縁が確保される。このように、この発明による電源装置は、外部充電器の取付け作業における作業効率および安全性を向上することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、外部電源からの供給電力により充電可能な電源を備えた電源装置に利用することができる。

この発明の実施の形態に従う電源装置の概略ブロック図である。 図１におけるプラグ部材の詳細な構造を説明するための図である。 図１の電源装置におけるバッテリモジュールの充電動作における作業手順を説明するためのフローチャートである。 汎用される電源装置の一例を説明するための概略ブロック図である。

符号の説明

２，４ バッテリモジュール、１０ 車両負荷、１２，１４ 電源線、２０ 制御装置、３０ 外部充電器、３２，３４ 電源線、４０，５０ プラグ部材、４１，４５，５１，５５ 接続端子、４２，４４，４６，４８，５４，５８ 通電部、４３，４７ リレー回路、５０ プラグ部材、１００ 筐体、４０１，５０１ 支持部材、４２０，４４０，４６０，４８０，５４０，５８０ ソケット部、ＣＮ１〜ＣＮ３ コネクタ、ＦＳ ヒューズ素子、Ｐ１，Ｐ２ プラグ、ＳＭＲ１〜ＳＭＲ３ システムメインリレー、ＳＰ１，ＳＰ２ サービスプラグ。

Claims (5)

1. 電源と、
   前記電源を充電可能に構成された外部電源と、
   前記電源の一方極と負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて前記電源からの出力を遮断する第１の遮断装置と、
   前記電源の他方極と前記負荷との間に接続され、外部からの操作に応じて前記電源からの出力を遮断する第２の遮断装置と、
   前記電源の一方極と前記第１の遮断装置との間に接続され、電気信号に応じて開閉される第１のリレーと、
   前記第２の遮断装置と前記負荷との間に接続される第２のリレーとを備え、
   前記第１および第２の遮断装置の各々は、
   外部から操作可能に構成された第１の接続端子と、
   前記電源の一方極と前記負荷との間に接続される第１の接点と、前記電源の一方極と前記外部電源の一方極との間に接続される第２の接点とを有する開閉器とを含み、
   前記外部電源は、外部から操作可能に構成された第２の接続端子を含み、
   前記開閉器は、
   前記第１の接続端子が操作されたことに応じて前記第１の接点が開閉され、前記第２の接続端子が操作されたことに応じて前記第２の接点が開閉される、電源装置。
2. 前記第１の接点は、外部から前記第１の接続端子が前記第１の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成され、
   前記第２の接点は、外部から前記第２の接続端子が前記第２の接点に対して嵌合または抜脱されたことに応じて開成または閉成される、請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第１のリレーは、前記第１の接続端子が前記第１の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、前記第２の接続端子が前記第２の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される、請求項２に記載の電源装置。
4. 前記第２のリレーは、前記第１の接続端子が前記第１の接点に対して抜脱されるのに先立って非導通され、前記第１の接続端子が前記第１の接点に対して嵌合されたことに応じて導通される、請求項３に記載の電源装置。
5. 前記第２の遮断装置と前記負荷との間に、前記第２のリレーと並列に接続された第３のリレーおよび抵抗とをさらに備える、請求項４に記載の電源装置。
   

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