JP2009038925A - 車両用の電源装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧検出回路や電流検出回路が故障してもコンデンサーのプリチャージを確実に検出して車両を走行させる。
【解決手段】車両用の電源装置は、バッテリ１の正負の出力側に接続している第１及び第２のコンタクタ２と、第１のコンタクタ２Ａと並列に接続されて、車両側に接続されるコンデンサー２１を予備充電するプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３のプリチャージリレー７のオン状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路８と、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路９と、電圧検出回路９と電流検出回路８の信号で第１のコンタクタ２Ａを制御する制御回路４とを備える。さらに、電源装置は、プリチャージ抵抗６の温度を検出する温度センサ５を備え、制御回路４がこの温度センサ５と電圧検出回路９と電流検出回路８の信号で第１のコンタクタ２Ａを制御している。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両を走行させるバッテリをコンタクタを介して車両側に接続する電源装置とその制御方法に関し、とくに、コンタクタをオンに切り換えるのに先だって、車両側に接続している大容量のコンデンサーを予備充電するプリチャージ回路を一方のコンタクタと並列に接続している電源装置とその制御方法に関する。

車両用の電源装置は、バッテリの正負の出力側にコンタクタを接続している。この電源装置は、コンタクタをオンに切り換えてバッテリを車両側に接続する。このコンタクタは、車両を使用しない状態、たとえば自動車のイグニッションスイッチをオフにする状態でオフに切り換えられる。また、自動車が衝突した時などにもコンタクタをオフにして出力を遮断して安全性を向上させる。

電源装置に接続される車両側は、大きな静電容量のコンデンサーを並列に接続している。瞬間的に大きなパワーを出力するためである。コンデンサーはバッテリに充電される。コンデンサーの静電容量が大きいので、完全に放電されたコンデンサーの充電電流は極めて大きくなる。したがって、バッテリの正負の出力側に接続しているコンタクタをオンに切り換えると、瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。大きなチャージ電流は、コンタクタの接点に損傷を与える。とくに、大きなチャージ電流でコンタクタの接点が溶着することがある。接点が溶着すると、コンタクタはオフに切り換えできなくなって、走行用バッテリを負荷から切り離しできなくする。この弊害を防止するために、コンタクタをオンに切り換える前に、コンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路を備える電源装置が開発されている（特許文献１、２参照）。

特許文献に記載される車両用の電源装置は、コンデンサーを予備充電するプリチャージ回路を備える。プリチャージ回路は、一方のコンタクタと並列に接続されて、電流を制限しながらコンデンサーを予備充電する。このプリチャージ回路は、電流を制限するためのプリチャージ抵抗と、このプリチャージ抵抗に直列に接続しているプリチャージリレーとを備える。プリチャージ回路は、プリチャージリレーをオンして負荷に接続しているコンデンサーをプリチャージする。コンデンサーのプリチャージが完了すると、コンデンサーの電圧はバッテリの電圧となる。このため、プリチャージ回路を並列に接続しているオフ状態のコンタクタのバッテリ側の電圧と車両側の電圧は同じ電圧となる。また、予備充電が完了するとコンデンサーの充電電流は流れなくなる。このため、バッテリから負荷に流れる電流も流れなくなる。したがって、コンデンサーの予備充電の完了は、バッテリ側と車両側の電圧差を検出し、また、バッテリの電流を検出して判定できる。従来の電源装置は、検出する電圧差と電流の両方を設定値に比較し、両方が設定値よりも小さいとコンデンサーのプリチャージが完了したと判定し、コンタクタをオンに切り換えている。
特開２００１−１２８３０５号公報 特開２００５−２６９７４２号公報

しかしながら、バッテリ側と車両側の電圧を検出する電圧検出回路や、バッテリの電流を検出する電流検出回路が故障すると、電圧差と電流が設定値よりも小さくなったことを検出できなくなる。すなわち、コンデンサーのプリチャージを判定できなくなる。コンデンサーのプリチャージが判定できず、コンタクタをオンに切り換えできないと、バッテリから車両側に電力を供給できず、車両をモーターで走行できなくなる。

本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、電圧検出回路や電流検出回路が故障してもコンデンサーのプリチャージを確実に検出して車両を走行できる状態にできる車両用の電源装置とその制御方法を提供することにある。

本発明の請求項１の車両用の電源装置は、バッテリ１と、このバッテリ１の正負の出力側に接続している第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂと、第１のコンタクタ２Ａと並列に接続されて、バッテリ１の車両側に接続されるコンデンサー２１を予備充電するプリチャージ抵抗６及びプリチャージリレー７の直列回路からなるプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３のプリチャージリレー７のオン状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路８と、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路９と、この電圧検出回路９と電流検出回路８の信号で第１のコンタクタ２Ａを制御する制御回路４とを備える。さらに、電源装置は、プリチャージ抵抗６の温度を検出する温度センサ５を備え、制御回路４がこの温度センサ５と電圧検出回路９と電流検出回路８の信号で第１のコンタクタ２Ａを制御している。

本発明の請求項２の車両用の電源装置は、制御回路４が、温度センサ５で検出するプリチャージ抵抗６の温度と、電圧検出回路９で検出する電圧差と、電流検出回路８で検出する電流のいずれかふたつが設定範囲にあることを検出して、第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。

本発明の請求項３の車両用の電源装置は、制御回路４が、電圧検出回路９と電流検出回路８と温度センサ５の故障を検出して表示する制御範囲の故障判定部１１を有する。

さらに、本発明の請求項４の車両用の電源装置は、制御範囲の故障判定部１１が、電圧検出回路９の電圧差が所定の設定範囲内であり、かつ電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲内であり、温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサ５の故障と判定し、電圧検出回路９の電圧差が所定の設定範囲内であり、温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲内であり、電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路８の故障と判定し、さらに、電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲内であり、かつ温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲内であり、電圧検出回路９の検出電圧差が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路９の故障と判定する。

本発明の請求項５の車両用の電源装置は、制御回路４が、電圧検出回路９と電流検出回路８と電流センサ５から車両側の故障を検出する車両側の故障判定部１３を有する。

さらに、本発明の請求項６の車両用の電源装置は、車両側の故障判定部１３が、電圧検出回路９の検出電圧差が所定の設定範囲外となり、かつ電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲外となり、なおかつ温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する。

本発明の請求項７の車両用の電源装置の制御方法は、バッテリ１と、このバッテリ１の正負の車両側に接続している第１のコンタクタ２Ａ及び第２のコンタクタ２Ｂと、第１のコンタクタ２Ａと並列に接続されてバッテリ１の車両側に接続されるコンデンサー２１を予備充電するプリチャージ抵抗６及びプリチャージリレー７の直列回路からなるプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３のプリチャージリレー７のオン状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路８と、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路９と、この電圧検出回路９と電流検出回路８の信号で第１のコンタクタ２Ａを制御する制御回路４とを備える車両用の電源装置を制御する方法である。この制御方法は、第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージリレー７をオンに切り換えた後、電圧検出回路９で電圧差を検出すると共に、電流検出回路８でバッテリ１の電流を検出し、さらに、温度センサ５でプリチャージ抵抗６の温度を検出する。さらに、制御方法は、電圧検出回路９が検出する検出電圧と電流検出回路８が検出する検出電流と温度センサ５が検出する検出温度を設定値に比較し、検出電圧差と検出電流と検出温度の少なくともふたつが所定の設定範囲内となることを検出した後、制御回路４でもって第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。

本発明の請求項８の車両用の電源装置の制御方法は、制御回路４が、温度センサ５で検出するプリチャージ抵抗６の温度と、電圧検出回路９で検出する電圧差と、電流検出回路８で検出する電流のいずれかふたつが所定の設定範囲内にあることを検出した後、第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。

本発明の請求項９の車両用の電源装置の制御方法は、電圧検出回路９で電圧差を検出すると共に、電流検出回路８でバッテリ１の電流を検出し、さらに温度センサ５でプリチャージ抵抗６の温度を検出し、検出した電圧差と電流と温度を設定値に比較する。さらに、この制御方法は、検出した電圧差と電流が所定の設定範囲内であり、温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサ５の故障と判定し、検出した電流と温度が所定の設定範囲内であり、電圧が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路９の故障と判定し、検出した電圧と温度が所定の設定範囲内であり、電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路８の故障と判定する。

本発明の請求項１０の車両用の電源装置の制御方法は、電圧検出回路９で電圧差を検出すると共に、電流検出回路８でバッテリ１の電流を検出し、さらに温度センサ５でプリチャージ抵抗６の温度を検出し、検出した電圧差と電流と温度を設定値に比較し、検出した電圧差と電流と温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する。

本発明は、電圧検出回路や電流検出回路が故障してもコンデンサーのプリチャージを確実に検出して車両を走行できる特徴がある。それは、本発明の電源装置とその制御方法が、電圧検出回路と電流検出回路に加えて、プリチャージ抵抗の温度を温度センサで検出して、この温度センサでプリチャージの完了を判別するからである。とくに、本発明は、電圧検出回路と電流検出回路と温度センサからなる３組の検出部でプリチャージの完了を検出することから、電圧検出回路と電流検出回路のいずれかが故障してプリチャージを正確に検出できない状態になっても、故障しない一方の回路と温度センサとで正確にプリチャージを判定できる。このため、一部が故障する状態においても、プリチャージを正確に検出してコンタクタをオンに切り換えして車両を走行できる状態にできる。

とくに、本発明の請求項２の車両用の電源装置と請求項８の制御方法は、温度センサで検出するプリチャージ抵抗の温度と、電圧検出回路で検出する電圧差と、電流検出回路で検出する電流のいずれかふたつが設定範囲にあることを検出して、第１のコンタクタをオフからオンに切り換える。この電源装置と制御方法は、電圧検出回路と電流検出回路の一方が故障する状態において、故障していない一方の回路と温度センサの両方でプリチャージを正確に検出できる。

また、本発明の請求項３の電源装置は、電圧検出回路と電流検出回路と電流センサの故障を検出して表示する制御範囲の故障判定部を設けているので、この制御範囲の故障判定部でもって、いずれかの回路の故障を速やかにユーザーに知らせることができる。

さらにまた、本発明の請求項４の電源装置と請求項９の制御方法は、電圧検出回路の電圧差が所定の設定範囲内であり、かつ電流検出回路の検出電流が所定の設定範囲内であり、温度センサの検出温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサの故障と判定し、電圧検出回路の電圧差が所定の設定範囲内であり、かつ温度センサの検出温度が所定の設定範囲内であり、電流検出回路の検出電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路の故障と判定し、さらに、電流検出回路の検出電流が所定の設定範囲内であり、かつ温度センサの検出温度が所定の設定範囲内であり、電圧検出回路の検出電圧差が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路の故障と判定する。この電源装置と制御方法は、電圧検出回路と電流検出回路と電流センサの故障を簡単に判別できる。

さらに、本発明の請求項５の電源装置は、電圧検出回路と電流検出回路と電流センサで車両側の故障を車両側の故障判定部を備える。この電源装置は、専用の回路を設けることなく、プリチャージを検出する回路を利用して車両側の故障を検出できる。

また、本発明の請求項６の電源装置と請求項１０の制御方法は、電圧検出回路の検出電圧差が所定の設定範囲外となり、かつ電流検出回路の検出電流が所定の設定範囲外となり、なおかつ温度センサの検出温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する。この電源装置と制御方法は、プリチャージを検出する状態で車両側の故障を検出できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための車両用の電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１に示す車両用の電源装置は、ハイブリッドカーに搭載され、あるいは電気自動車に搭載されて、負荷２０として接続されるモーター１２を駆動して車両を走行させる。この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、このバッテリ１の出力側に接続されて、負荷２０への電力供給を制御する第１と第２のコンタクタ２と、コンタクタ２をオンに切り換えるに先だって、負荷２０のコンデンサー２１をプリチャージするプリチャージ抵抗６とプリチャージリレー７の直列回路からなるプリチャージ回路３と、プリチャージ回路３がコンデンサー２１を予備充電する状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路８と、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路９と、プリチャージ抵抗６の温度を検出する温度センサ５と、プリチャージ回とコンタクタ２を制御する制御回路４とを備える。

負荷２０は、並列に大容量のコンデンサー２１を接続している。このコンデンサー２１は、コンタクタ２をオンに切り換える状態で、バッテリ１と両方から負荷２０に電力を供給する。とくに、コンデンサー２１からは、負荷２０に瞬間的に大電力を供給する。このため、バッテリ１に並列にコンデンサー２１を接続することで、負荷２０に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー２１から負荷２０に供給できる電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー２１には、たとえば４０００〜６０００μＦと極めて大きい静電容量のものが使用される。放電状態にある大容量のコンデンサー２１が、出力電圧の高いバッテリ１に接続されると、瞬間的に極めて大きいチャージ電流が流れる。コンデンサー２１のインピーダンスが極めて小さいからである。

バッテリ１は、車両を走行させるモーター２３を駆動する。モーター２３に大電力を供給できるように、バッテリ１は多数の二次電池１０を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池１０は、ニッケル水素電池やリチウムイオン二次電池が使用される。ただ、二次電池には、ニッケルカドミウム電池など充電できる全ての電池を使用できる。バッテリ１は、モーター２３に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を３００〜４００Ｖと高くしている。ただし、電源装置は、バッテリの出力側にＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を接続して、バッテリの電圧を昇圧して、負荷に電力を供給することもできる。この電源装置は、直列に接続する二次電池の個数を少なくして、バッテリの出力電圧を低くできる。したがって、バッテリは、たとえば出力電圧を１５０〜４００Ｖとすることができる。

プリチャージ回路３は、電流を制限しながらコンデンサー２１をプリチャージする。このプリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６とプリチャージリレー７を直列に接続している。プリチャージ抵抗６は、負荷２０のコンデンサー２１のプリチャージ電流を制限する。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流を小さくできる。たとえば、プリチャージ抵抗６を１０Ω、バッテリ１の出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージ電流の最大値が４０Ａとなる。プリチャージ抵抗６は、電気抵抗を大きくしてプリチャージ電流の最大値を小さくできる。ただ、プリチャージ抵抗６の電気抵抗が大きくなると、コンデンサー２１をプリチャージする時間が長くなる。プリチャージ電流が小さくなるからである。プリチャージ抵抗６の電気抵抗は、プリチャージ電流とプリチャージ時間とを考慮して、たとえば、５〜２０Ω、好ましくは６〜１８Ω、さらに好ましくは６〜１５Ωに設定される。

プリチャージ抵抗６は、コンデンサー２１の予備充電において電力を消費する。消費電力は、ジュール熱でプリチャージ抵抗６を発熱させる。プリチャージ抵抗６の消費電力、言い換えると発熱量は、電流の二乗と電気抵抗の積に比例して大きくなる。たとえば、電気抵抗を１０Ω、プリチャージ電流を４０Ａとするプリチャージ抵抗６の消費電力は１６０００Ｗと極めて大きくなる。ただ、プリチャージ電流は、図２に示すように、ピーク電流を４０Ａとするが、時間とともに急激に減少する。したがって、プリチャージ抵抗６には、たとえば３０Ｗのセメント抵抗が使用される。ピーク電流が極めて大きいので、プリチャージ抵抗６はジュール熱で急激に温度が上昇する。プリチャージ電流は、コンデンサー２１が充電されるにしたがって急激に減少する。このため、プリチャージ抵抗６の発熱量は急激に減少する。このため、コンデンサー２１の予備充電において、プリチャージ抵抗６は、図２に示すように、加熱されて温度が上昇した後に低下する。とくに、コンデンサー２１が正常に予備充電される状態において、プリチャージ抵抗６の電流は、最初に大きく急激に上昇する。プリチャージ抵抗６の発熱量は電流の二乗に比例することから、電流が大きい状態で発熱量も大きくなる。プリチャージリレー７がオンに切り換えられた瞬間のピーク電流は大きく、この状態におけるプリチャージ抵抗６の発熱量は極めて大きくなる。この発熱によってプリチャージ抵抗６は速やかに加熱される。その後、プリチャージ抵抗６の電流は速やかに減少するので、発熱量は電流の二乗に比例して急激に減少する。したがって、コンデンサー２１が正常に予備充電される状態において、プリチャージ抵抗６の温度は急激に上昇した後に、速やかに低下する。

たとえば、プリチャージリレー７をオンに切り換えた瞬間において、定格電力を３０Ｗとするプリチャージ抵抗６は１６０００Ｗの消費電力で加熱される。すなわち、定格電力の５００倍のも電力で加熱される。このため、プリチャージ抵抗６の温度は速やかに上昇する。その後、コンデンサー２１が予備充電されるに従って電流が減少するので、発熱量は電流の二乗に比例にして急激に小さくなって、温度は速やかに低下する。

以上のことから、プリチャージ抵抗６の温度変化でコンデンサー２１の予備充電は検出できる。図１の電源装置は、プリチャージ抵抗６の温度でコンデンサー２１のプリチャージを検出するために温度センサ５を設けている。温度センサ５は、プリチャージ抵抗６に接触し、あるいは接近して、すなわち熱結合して配置される。温度センサ５は、温度を電気抵抗に変換する素子のサーミスタやバリスターである。これらの素子は、電気抵抗でプリチャージ抵抗６の温度を検出するので、プリチャージ抵抗６の温度の変化を正確に検出できる。ただ、温度センサには、設定された温度でオンオフに切り変えられるサーモスタットなども使用できる。

プリチャージ回路３は、コンタクタ２の接点に並列に接続される。図１の電源装置は、正負の出力側に第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂを接続して、バッテリ１のプラス側に接続している第１のコンタクタ２Ａの接点と並列にプリチャージ回路３を接続している。この電源装置は、バッテリ１のマイナス側に接続している第２のコンタクタ２Ｂをオンに切り換える状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー２１をプリチャージする。プリチャージ回路３でコンデンサー２１がプリチャージされると、プラス側のコンタクタ２Ａをオンに切り換えて、プリチャージ回路３のプリチャージリレー７をオフに切り換える。

プリチャージ回路３は、プリチャージリレー７をオンにして、コンデンサー２１をプリチャージする。プリチャージリレー７は、リレー等の機械的な接点を有するスイッチである。ただ、プリチャージリレーには、トランジスターやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子も使用できる。

第１のコンタクタ２Ａと第２のコンタクタ２Ｂは、機械的に可動する接点を有するリレーである。コンタクタ２は、第１のコンタクタ２Ａをオフに保持して、第２のコンタクタ２Ｂのみをオンに切り換える。この状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー２１をプリチャージする。コンデンサー２１がプリチャージされた後、第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。その後、プリチャージ回路３のプリチャージリレー７をオフに切り換える。オン状態のコンタクタ２をオフに切り換えるときは、両方の接点を同時にオフにする。

電流検出回路８は、バッテリ１に流れる電流を検出する。コンデンサー２１を予備充電しているタイミングにおいて、バッテリ１に流れる電流はプリチャージ電流となる。プリチャージ電流はプリチャージ回路３を流れて、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａを流れない。図の電源装置は、コンタクタ２とバッテリ１との間に電流検出回路８を接続しているが、電流検出回路は、コンデンサーをプリチャージする状態でバッテリとプリチャージ抵抗に流れる電流を検出できる全ての位置に連結できる。電流検出回路８は、漏れ磁束を検出して、電流を検出し、あるいはプリチャージ抵抗６の電圧を検出して、電流を検出することもできる。さらに、図示しないが、コンタクタと出力端子との間に、電気抵抗の小さい電流検出抵抗を接続し、この電流検出抵抗の電圧を検出して、電流を検出することもできる。

電圧検出回路９は、オフ状態にある第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側の電圧（Ｖｔ）と車両側の電圧（Ｖｉ）を検出し、これ等の電圧差（Ｖｄ）を検出する。

制御回路４は、プリチャージを開始してから、設定時間経過した後に、電流または電圧を検出するタイミングを特定するスタートタイマー（図示せず）を備える。スタートタイマーは、プリチャージを開始してから、電流検出回路８がプリチャージ電流を検出し、電圧検出回路９が第１のコンタクタ２Ａの両端の電圧差を検出するタイミングを特定する。したがって、スタートタイマーは、プリチャージ回路３がプリチャージを開始するとき、すなわちプリチャージリレー７がオンに切り換えられるタイミングでカウントを開始する。スタートタイマーがタイムアップするタイミングで、制御回路４は電流検出回路８で検出される検出電流を設定値に比較し、また、電圧検出回路９で検出される電圧差を設定値に比較し、さらに、温度センサ５で検出される検出温度を設定値に比較する。スタートタイマーの設定時間は、コンデンサー２１の予備充電が終了する時間、たとえば６００ｍｓｅｃに設定される。ただし、このスタートタイマーの設定時間は、２０〜１０００ｍｓｅｃ、好ましくは３０〜１０００ｍｓｅｃ、さらに好ましくは３０〜１０００ｍｓｅｃに設定することができる。ただ、制御回路は、必ずしもスタートタイマーで電流または電圧を検出するタイミングを特定する必要はなく、設定時間を経過させることなく、電流または電圧を検出することもできる。

制御回路４は、温度センサ５で検出するプリチャージ抵抗６の温度と、電圧検出回路９で検出する電圧差と、電流検出回路８で検出する電流のいずれかふたつが設定範囲にあることを検出して、コンデンサー２１の予備充電が完了したかどうかを判定して、第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。

コンデンサー２１が正常にプリチャージされると、図２に示すように、加熱されたプリチャージ抵抗６の温度は低下して設定値よりも低下する。いいかえると、プリチャージ抵抗６の検出温度を比較する設定値は、正常な予備充電が完了した後のプリチャージ抵抗６の温度以下に設定している。また、コンデンサー２１が正常にプリチャージされると、プリチャージ電流は減少して設定値よりも小さくなる。したがって、電流検出回路８が検出する検出電流は、正常な予備充電が完了した後のプリチャージ電流以下に設定している。さらにまた、コンデンサー２１が正常にプリチャージされると、コンデンサー２１の電圧、すなわち車両側の電圧が上昇して、第１のコンタクタ２Ａの電圧差は設定値よりも低下する。この設定値は、正常な予備充電が完了した後の第１のコンタクタ２Ａの電圧差以下に設定している。

温度センサ５と電流検出回路８と電圧検出回路９が正常に動作する状態にあると、図２に示すように、温度センサ５の検出温度と、電流検出回路８の検出電流と、電圧検出回路９の検出電圧差は、すべて所定の設定範囲内となる。いずれかの回路が故障すると、故障した回路の検出値は所定の設定範囲外となる。制御回路４は、温度センサ５の検出温度と、電流検出回路８の検出電流と、電圧検出回路９の検出電圧差からいずれかの回路の故障を検出する制御範囲の故障判定部１１を備える。この故障判定部１１は、電圧検出回路９の電圧差が所定の設定範囲内であり、かつ電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲内であり、温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサ５の故障と判定する。また、故障判定部１１は、電圧検出回路９の電圧差が所定の設定範囲内であり、かつ温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲内であり、電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路８の故障と判定する。さらに、故障判定部１１は、電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲内であり、かつ温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲内であり、電圧検出回路９の検出電圧差が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路９の故障と判定する。故障判定部１１は、温度センサ５と電流検出回路８と電圧検出回路９の故障を検出すると、故障したことを表示する表示部１２を有する。

車両側の故障でコンデンサー２１が正常にプリチャージできなくなると、温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲外となり、電圧検出回路９の検出電圧差が所定の設定範囲外となり、かつ電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲外となる。したがって、制御回路４は、温度センサ５の検出温度と、電流検出回路８の検出電流と、電圧検出回路９の検出電圧差から車両側の故障を判定する車両側の故障判定部１３を備えている。車両側の故障判定部１３は、車両側の故障を検出して表示する表示部１４を有する。この車両側の故障判定部１３は、電圧検出回路９の検出電圧差が所定の設定範囲外で、かつ電流検出回路８の検出電流が所定の設定範囲外で、なおかつ温度センサ５の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する。ただ、車両側の故障判定部は、電圧検出回路の検出電圧差と、電流検出回路の検出電流と、温度センサの検出温度のいずれかふたつが所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定することもできる。たとえば、車両側の故障判定部は、電圧検出回路の検出電圧差が所定の設定範囲外となり、電流検出回路の検出電流が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定することもできる。

制御回路４は、図３に示す以下のステップでコンデンサー２１を予備充電の終了を判定すると共に、制御範囲の故障と車両側の故障を判定する。

［ｎ＝１のステップ］
制御回路４は、車両側のメインスイッチであるイグニッションスイッチがオンに切り換えられたことを検出して、第２のコンタクタ２Ｂとプリチャージリレー７をオンに切り換える。この状態で第１のコンタクタ２Ａはオフに保持される。
［ｎ＝２〜４のステップ］
電圧検出回路９が第１のコンタクタ２Ａのバッテリ側の電圧（Ｖｔ）と車両側の電圧（Ｖｉ）を検出し、検出電圧差（Ｖｄ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。ｎ＝２のステップでは、検出電圧差（Ｖｄ）を閾値電圧（Ｖｓ）に比較して、検出電圧差（Ｖｄ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。検出電圧差（Ｖｄ）が所定の設定範囲内でないと、ｎ＝３のステップにおいて、電流検出回路８が検出する検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。ｎ＝３のステップでは、検出電流（Ｉ）を閾値電流（Ｉｓ）に比較して、検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。この検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内でないと、ｎ＝４のステップにおいて、スタートタイマーのカウント値が設定時間よりも大きいかどうか、すなわち、設定時間が経過したかどうかを判定する。設定時間が経過していないと、ｎ＝２のステップに戻る。
［ｎ＝５〜７のステップ］
検出電圧差（Ｖｄ）と検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内でなく、かつスタートタイマーのカウント値が設定時間を経過すると、スタートタイマーのカウント値からコンデンサー２１の予備充電が終了したと判定して、車両側の故障判定部１３が車両側の故障と判定する。車両側の故障判定部１３は、その後の動作を停止して、警報ランプで故障を表示する。
なお、車両側の故障判定状態におけるバッテリの電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を図４のグラフに示している。
［ｎ＝８〜１１のステップ］
ｎ＝３のステップで検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内であると、温度センサ５が検出するプリチャージ抵抗６の検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。ｎ＝８のステップでは、検出温度（Ｔ）を閾値温度（Ｔｓ）に比較して、検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内でないと、ｎ＝２のステップに戻る。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内であると、検出電流（Ｉ）と検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあることからコンデンサー２１の予備充電が終了したと判定する。ただ、検出電圧差（Ｖｄ）が所定の設定範囲内にないので、制御範囲の故障判定部１１が電圧検出回路９の故障と判定する。故障判定部１１が警報ランプで故障を表示した後、制御回路４は第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。
なお、電圧検出回路９の故障判定状態におけるバッテリの電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を図５のグラフに示している。
［ｎ＝１２〜１４のステップ］
検出電圧差（Ｖｄ）が所定の設定範囲内であるとｎ＝１２のステップで電流検出回路８が検出する検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。このステップでは、検出電流（Ｉ）を閾値電流（Ｉｓ）に比較して、検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内でないと、ｎ＝１３のステップで、温度センサ５が検出するプリチャージ抵抗６の検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。このステップでは、検出温度（Ｔ）を閾値温度（Ｔｓ）に比較して、検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内でないと、ｎ＝１２のステップに戻る。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内であると、検出電圧差（Ｖｄ）と検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあることからコンデンサーの予備充電が終了したと判定する。制御範囲の故障判定部１１は、検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内でないことから、電流検出回路８の故障と判定して、警報ランプで故障を表示した後、第１のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換える。
なお、電流検出回路８の故障判定状態におけるバッテリの電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を図６のグラフに示している。
［ｎ＝１５〜１７のステップ］
ｎ＝１２のステップで、検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内であると判定されると、ｎ＝１５のステップで、温度センサ５が検出するプリチャージ抵抗６の検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定する。このステップでは、検出温度（Ｔ）を閾値温度（Ｔｓ）に比較して、検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内にあるかどうかを判定している。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内であると、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換える。検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内でない場合、検出電圧差（Ｖｄ）と検出電流（Ｉ）が所定の設定範囲内にあることからコンデンサーの予備充電が終了したと判定する。さらに、制御範囲の故障判定部１１は、検出温度（Ｔ）が所定の設定範囲内でないことから、温度センサ５の故障と判定して、故障を記憶した後、第１のコンタクタ２Ａをオンに切り換える。
なお、温度センサ５の故障判定状態におけるバッテリの電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を図７のグラフに示している。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置のブロック図である。 コンデンサーをプリチャージするときのバッテリ側の電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を示すグラフである。 本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の制御方法を示すフローチャートである。 車両側の故障判定状態におけるバッテリ側の電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を示すグラフである。 電圧検出回路の故障判定状態におけるバッテリ側の電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を示すグラフである。 電流検出回路の故障判定状態におけるバッテリ側の電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を示すグラフである。 温度センサの故障判定状態におけるバッテリ側の電圧、車両側の電圧、プリチャージ電流、プリチャージ抵抗の温度の変化を示すグラフである。

符号の説明

１…バッテリ
２…コンタクタ ２Ａ…第１のコンタクタ
２Ｂ…第２のコンタクタ
３…プリチャージ回路
４…制御回路
５…温度センサ
６…プリチャージ抵抗
７…プリチャージリレー
８…電流検出回路
９…電圧検出回路
１０…二次電池
１１…制御範囲の故障判定部
１２…表示部
１３…車両側の故障判定部
１４…表示部
２０…負荷
２１…コンデンサー
２３…モーター

Claims (10)

1. バッテリ(1)と、このバッテリ(1)の正負の出力側に接続している第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)と、第１のコンタクタ(2A)と並列に接続されて、バッテリ(1)の車両側に接続されるコンデンサー(21)を予備充電するプリチャージ抵抗(6)及びプリチャージリレー(7)の直列回路からなるプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)のプリチャージリレー(7)のオン状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路(8)と、オフ状態にある第１のコンタクタ(2A)のバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路(9)と、この電圧検出回路(9)と前記電流検出回路(8)の信号で第１のコンタクタ(2A)を制御する制御回路(4)とを備える車両用の電源装置であって、
   プリチャージ抵抗(6)の温度を検出する温度センサ(5)を備え、前記制御回路(4)がこの温度センサ(5)と電圧検出回路(9)と電流検出回路(8)の信号で第１のコンタクタ(2A)を制御するようにしてなる車両用の電源装置。
2. 前記制御回路(4)が、温度センサ(5)で検出するプリチャージ抵抗(6)の温度と、前記電圧検出回路(9)で検出する電圧差と、前記電流検出回路(8)で検出する電流のいずれかふたつが設定範囲にあることを検出して、第１のコンタクタ(2A)をオフからオンに切り換えるようにしてなる請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 前記制御回路(4)が、前記電圧検出回路(9)と前記電流検出回路(8)と前記温度センサ(5)の故障を検出して表示する制御範囲の故障判定部(11)を有する請求項１に記載される車両用の電源装置。
4. 前記制御範囲の故障判定部(11)が、前記電圧検出回路(9)の電圧差が所定の設定範囲内であり、前記電流検出回路(8)の検出電流が所定の設定範囲内であり、前記温度センサ(5)の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサ(5)の故障と判定し、前記電圧検出回路(9)の電圧差が所定の設定範囲内であり、前記温度センサ(5)の検出温度が所定の設定範囲内であり、前記電流検出回路(8)の検出電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路(8)の故障と判定し、さらに、前記電流検出回路(8)の検出電流が所定の設定範囲内であり、前記温度センサ(5)の検出温度が所定の設定範囲内であり、前記電圧検出回路(9)の検出電圧差が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路(9)の故障と判定する請求項３に記載される車両用の電源装置。
5. 前記制御回路(4)が、前記電圧検出回路(9)と前記電流検出回路(8)と前記電流センサ(5)から車両側の故障を検出する車両側の故障判定部(13)を有する請求項１に記載される車両用の電源装置。
6. 前記車両側の故障判定部(13)が、前記電圧検出回路(9)の検出電圧差が所定の設定範囲外となり、かつ前記電流検出回路(8)の検出電流が所定の設定範囲外となり、なおかつ前記温度センサ(5)の検出温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する請求項５に記載される車両用の電源装置。
7. バッテリ(1)と、このバッテリ(1)の正負の車両側に接続している第１のコンタクタ(2A)及び第２のコンタクタ(2B)と、第１のコンタクタ(2A)と並列に接続されてバッテリ(1)の車両側に接続されるコンデンサー(21)を予備充電するプリチャージ抵抗(6)及びプリチャージリレー(7)の直列回路からなるプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)のプリチャージリレー(7)のオン状態でプリチャージ電流を検出する電流検出回路(8)と、オフ状態にある第１のコンタクタ(2A)のバッテリ側と車両側の電圧差を検出する電圧検出回路(9)と、この電圧検出回路(9)と前記電流検出回路(8)の信号で第１のコンタクタ(2A)を制御する制御回路(4)とを備える車両用の電源装置の制御方法であって、
   第２のコンタクタ(2B)とプリチャージリレー(7)をオンに切り換えた後、電圧検出回路(9)で電圧差を検出すると共に、電流検出回路(8)でバッテリ(1)の電流を検出し、さらに、温度センサ(5)でプリチャージ抵抗(6)の温度を検出し、
   電圧検出回路(9)が検出する検出電圧と、電流検出回路(8)が検出する検出電流と、温度センサ(5)が検出する検出温度を設定値に比較し、検出電圧差と検出電流と検出温度の少なくともふたつが所定の設定範囲内となることを検出した後、制御回路(4)でもって第１のコンタクタ(2A)をオフからオンに切り換える車両用の電源装置の制御方法。
8. 前記制御回路(4)が、温度センサ(5)で検出するプリチャージ抵抗(6)の温度と、前記電圧検出回路(9)で検出する電圧差と、前記電流検出回路(8)で検出する電流のいずれかふたつが所定の設定範囲内にあることを検出した後、第１のコンタクタ(2A)をオフからオンに切り換えるようにしてなる請求項７に記載される車両用の電源装置の制御方法。
9. 電圧検出回路(9)で電圧差を検出すると共に、電流検出回路(8)でバッテリ(1)の電流を検出し、さらに温度センサ(5)でプリチャージ抵抗(6)の温度を検出し、検出した電圧差と電流と温度を設定値に比較し、
   検出した電圧差と電流が所定の設定範囲内であり、温度が所定の設定範囲外となった場合、温度センサ(5)の故障と判定し、
   検出した電流と温度が所定の設定範囲内であり、電圧が所定の設定範囲外となった場合、電圧検出回路(9)の故障と判定し、
   検出した電圧と温度が所定の設定範囲内であり、電流が所定の設定範囲外となった場合、電流検出回路(8)の故障と判定する請求項７に記載される車両用の電源装置の制御方法。
10. 電圧検出回路(9)で電圧差を検出すると共に、電流検出回路(8)でバッテリ(1)の電流を検出し、さらに温度センサ(5)でプリチャージ抵抗(6)の温度を検出し、検出した電圧差と電流と温度を設定値に比較し、
    検出した電圧差と電流と温度が所定の設定範囲外となった場合、車両側の故障と判定する請求項７に記載される車両用の電源装置の制御方法。

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