JP2012222955A - 電源装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】突入電流による破損を確実に抑えつつ、コストダウンを図ることが可能な電源装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】電源装置１６の制御部３６は、内部抵抗検出部２８が検出したバッテリ２０の内部抵抗が相対的に高い状態であることを検出した場合、バッテリ電圧とシステム電圧との差電圧に関する第１の閾値を用いて第１の開閉器２２を開状態から閉状態に切り替え、前記内部抵抗が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を用いて第１の開閉器２２を開状態から閉状態に切り替える。
【選択図】図１

Description

この発明は、リレー回路への突入電流による破損を防止するためのプリチャージを実行可能な電源装置及びその制御方法に関する。
車両等に用いる高圧バッテリを有する電源装置が知られている（特許文献１）。特許文献１では、ＨＶバッテリ（１９４）を構成するバッテリモジュール（ＢＭ１、ＢＭ２）と駆動回路（１９１、１９２）及びモータ（ＭＧ１、ＭＧ２）との間に、２つのシステムメインリレー（ＳＭＲ１、ＳＭＲ２）が並列に接続されている（図２）。また、一方のシステムメインリレー（ＳＭＲ１）には制限抵抗（ＬＲ）が直列に配置されている。
モータの駆動時には、まずシステムメインリレー（ＳＭＲ１）をオンしてプリチャージを実行する。システムメインリレー（ＳＭＲ１）側には制限抵抗（ＬＲ）が存在するため、負荷側電圧（Ｖｉｎｖ）は緩やかに増加し、突入電流の発生を防止する（図３、［００４９］）。そして、負荷側電圧（Ｖｉｎｖ）が、例えば、電源側電圧（Ｖｂａｔ）の約８０％程度に達したところでプリチャージを完了し、別のシステムメインリレー（ＳＭＲ２）をオンする。負荷側電圧（Ｖｉｎｖ）がほぼ電源側電圧（Ｖｂａｔ）に等しくなったところで、システムメインリレー（ＳＭＲ１）をオフしてＨＶバッテリ（１９４）をオン状態とする（［００４９］）。
特開２００１−３２７００１号公報
上記のように、特許文献１では、負荷側電圧（Ｖｉｎｖ）が電源側電圧（Ｖｂａｔ）の約８０％程度に達したところでプリチャージを終了する。しかしながら、特許文献１では、電源側電圧（Ｖｂａｔ）用の電圧センサ（ＶＢ）及び負荷側電圧（Ｖｉｎｖ）用の負荷側電圧センサ（ＶＩ）それぞれの仕様については特に触れられていない。大きな突入電流が発生すると、抵抗が直列接続されていないリレー｛システムメインリレー（ＳＭＲ２）｝の接点等が破損するおそれがある。突入電流を確実に抑制するためには、電源側電圧センサ（ＶＢ）及び負荷側電圧センサ（ＶＩ）それぞれについて検出精度を高くする必要があるが、検出対象の電圧領域（利用される電圧の範囲）全体について検出精度を高くすると、各電圧センサのコストが増大してしまう。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、突入電流による破損を確実に抑えつつ、コストダウンを図ることが可能な電源装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
この発明に係る電源装置は、電気負荷に電源回路を介して接続されて前記電気負荷に電力を供給するバッテリと、前記電源回路において前記バッテリの正負いずれか一方の端子と前記電気負荷の間で接点が接続された第１の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に接点が接続された第２の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に且つ前記第２の開閉器と直列に接続された抵抗と、前記第１及び第２の開閉器を開閉して前記電気負荷への電力の供給を制御する制御部とを備えたものであって、さらに、前記バッテリと前記電源回路の間の電源電圧を検出する電源電圧検出部と、前記電源回路と前記電気負荷との間のシステム電圧を検出するシステム電圧検出部と、前記バッテリの内部抵抗を検出する内部抵抗検出部とを有し、前記制御部は、前記第１の開閉器が開状態であるとき、前記第２の開閉器を開状態から閉状態に切り替えた後、前記電源電圧検出部が検出した前記電源電圧と前記システム電圧検出部が検出したシステム電圧との差電圧に応じて、前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、さらに、前記制御部は、前記内部抵抗検出部が検出した前記バッテリの内部抵抗が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記差電圧に関する第１の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記バッテリの内部抵抗が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替えることを特徴とする。
この発明によれば、バッテリの内部抵抗が相対的に高いとき、電源電圧とシステム電圧との差電圧の閾値を大きくし（大きい第１の閾値を用い）、バッテリの内部抵抗が相対的に低いとき、前記差電圧の閾値を小さくする（小さい第２の閾値を用いる）。従って、バッテリの内部抵抗が高い電圧領域では、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方の検出精度を低くすることが可能となる。その結果、バッテリの内部抵抗にかかわらず、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の検出精度が高い場合と比べ、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方の要求仕様を緩和することができる。従って、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方についてコストダウンを図ることが可能となる。
加えて、バッテリの内部抵抗が高い場合、第１の閾値を用いるため、バッテリの内部抵抗が高い領域において、システム電圧検出部の検出精度が高い場合、第１の開閉器をより早く閉状態にすることが可能となる。これにより、プリチャージ制御を迅速に完了することが可能となる。
前記内部抵抗検出部は、前記電源電圧検出部を含み、前記制御部は、前記電源電圧が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記第１の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記電源電圧が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記第２の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替えてもよい。
バッテリの特性上、電源電圧が相対的に低い状態は、バッテリの内部抵抗が相対的に高い状態に対応し、電源電圧が相対的に高い状態は、バッテリの内部抵抗が相対的に低い状態に対応する。このため、上記構成によれば、電源電圧検出部を内部抵抗検出部としてそのまま流用することが可能となる。従って、更なるコストダウンを図ることが可能となる。或いは、内部抵抗検出部が、例えば、電源電圧検出部と残容量検出部の両方を備えるような場合、フェールセーフの点で優れたものとなる。
この発明に係る電源装置の制御方法は、電気負荷に電源回路を介して接続されて前記電気負荷に電力を供給するバッテリと、前記電源回路に前記バッテリの正負いずれか一方の端子と前記電気負荷の間で接点が接続された第１の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に接点が接続された第２の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に且つ前記第２の開閉器と直列に接続された抵抗と、前記第１及び第２の開閉器を開閉して前記電気負荷への電力の供給を制御する制御部とを備えた電源装置の制御方法であって、前記第１の開閉器を開状態としつつ、前記第２の開閉器を開状態から閉状態に切り替える第１切替ステップと、前記第２の開閉器を閉状態に保ちつつ、前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替える第２切替ステップと、前記第１の開閉器を閉状態に保ちつつ、前記第２の開閉器を閉状態から開状態に切り替える第３切替ステップとを備え、前記第２切替ステップでは、前記バッテリの出力電圧と、前記電気負荷の入力電圧と、前記バッテリの内部抵抗とを検出し、前記バッテリの内部抵抗が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記バッテリの出力電圧と前記電気負荷の入力電圧との差電圧が第１の所定値を上回ったときに前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記バッテリの内部抵抗が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記差電圧が前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値を上回ったときに前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替えることを特徴とする。
この発明によれば、バッテリの内部抵抗が相対的に高いとき、電源電圧とシステム電圧との差電圧の閾値を大きくし（大きい第１の閾値を用い）、バッテリの内部抵抗が相対的に低いとき、前記差電圧の閾値を小さくする（小さい第２の閾値を用いる）。従って、バッテリの内部抵抗が高い電圧領域では、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方の検出精度を低くすることが可能となる。その結果、バッテリの内部抵抗にかかわらず、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の検出精度が高い場合と比べ、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方の要求仕様を緩和することができる。従って、電源電圧検出部及びシステム電圧検出部の少なくとも一方についてコストダウンを図ることが可能となる。
加えて、バッテリの内部抵抗が高い場合、第１の閾値を用いるため、バッテリの内部抵抗が高い領域において、システム電圧検出部の検出精度が高い場合、第１の開閉器をより早く閉状態にすることが可能となる。これにより、プリチャージ制御を迅速に完了することが可能となる。
この発明の一実施形態に係る電源装置を搭載した電動車両のブロック構成図である。 高圧バッテリの出力電圧、残容量（ＳＯＣ）及び内部抵抗の関係の例を示す図である。 前記実施形態に係るシステム電圧センサと比較例に係るシステム電圧センサの検出精度を示す図である。 前記実施形態に係るプリチャージ制御のフローチャートである。 前記実施形態に係るプリチャージ制御を行う際の高圧リレー及びプリチャージリレーのオンオフ（開閉）並びにバッテリ電圧、システム電圧及びシステム電流の関係の例を示すタイムチャートである。 前記プリチャージ制御において高圧リレーをオン（開）にする閾値を設定するフローチャートである。
１．一実施形態
［１−１．電動車両１０の構成］
図１は、この実施形態に係る電源装置１６を搭載した電動車両１０（以下「車両１０」ともいう。）のブロック構成図である。車両１０は、電源装置１６に加え、走行用のモータ１２（電気負荷）及びインバータ１４（電気負荷）を有する。
モータ１２は、３相交流ブラシレス式であり、電源回路１８及びインバータ１４を介して高圧バッテリ２０（以下「バッテリ２０」ともいう。）から供給される電力に基づいて車両１０の駆動力Ｆ［Ｎ］（又はトルク［Ｎ・ｍ］）を生成する。また、モータ１２は、回生を行うことで生成した電力（回生電力Ｐｒｅｇ）［Ｗ］をバッテリ２０や図示しない補機に出力することでバッテリ２０の充電や前記補機の駆動を行う。
インバータ１４は、３相フルブリッジ型の構成とされて、バッテリ２０からの直流を３相の交流に変換してモータ１２に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流を高圧バッテリ２０や前記補機に供給する。
電源装置１６は、電源回路１８及びバッテリ２０を含む。電源回路１８は、高圧リレー２２（第１の開閉器）と、プリチャージリレー２４（第２の開閉器）と、プリチャージ抵抗２６と、バッテリ電圧センサ２８（電源電圧センサ）と、コンデンサ３０（電気負荷）と、システム電圧センサ３２と、システム電流センサ３４と、電子制御装置３６（以下「ＥＣＵ３６」という。）とを有する。
高圧バッテリ２０は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素電池又はキャパシタ等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。なお、インバータ１４とバッテリ２０との間に図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを設け、バッテリ２０の出力電圧又はモータ１２の出力電圧を昇圧又は降圧してもよい。
高圧リレー２２は、車両１０が通常動作（力行又は回生）をする際に用いられるノーマルオープン型のオンオフスイッチであり、バッテリ２０の正極側とインバータ１４との間に配置される。
プリチャージリレー２４は、プリチャージ制御（後述）を実行するために用いられるノーマルオープン型のオンオフスイッチであり、バッテリ２０の正極側とインバータ１４との間において、高圧リレー２２と並列に且つプリチャージ抵抗２６と直列に配置される。プリチャージ抵抗２６は、プリチャージリレー２４をオン（閉）にした際、モータ１２側の入出力電圧（後述するシステム電圧Ｖｓｙｓ）を緩やかに上昇させるために用いる。
バッテリ電圧センサ２８は、バッテリ２０の入出力電圧（以下「バッテリ電圧Ｖｂａｔ」又は「電源電圧」という。）を検出してＥＣＵ３６に出力する。コンデンサ３０は、その一端が、プリチャージリレー２４及び高圧リレー２２の正極側の連結点３８とインバータ１４との間に配置され、他端が、インバータ１４とバッテリ２０の負極側との間に配置される。
システム電圧センサ３２は、モータ１２及びインバータ１４を含む電気負荷（以下「負荷」という。）側の入出力電圧（以下「システム電圧Ｖｓｙｓ」又は「負荷電圧」という。）を検出するものであり、コンデンサ３０よりもモータ１２側においてコンデンサ３０と並列に配置されている。システム電流センサ３４は、モータ１２及びインバータ１４を含む負荷側の電流（以下「システム電流Ｉｓｙｓ」又は「負荷電流」という。）を検出するものであり、コンデンサ３０の一端とインバータ１４との間に配置されている。
ＥＣＵ３６は、通信線４０を介して車両１０の各部を制御するものであり、図示しない入出力部、演算部及び記憶部を含む。本実施形態においてＥＣＵ３６は、突入電流による破損を防止するためのプリチャージ制御を実行する。
［１−２．高圧バッテリ２０の特性］
図２には、高圧バッテリ２０の出力電圧（バッテリ電圧Ｖｂａｔ）、残容量（ＳＯＣ）及び内部抵抗Ｒｂａｔ［Ω］の関係の例が示されている。図２からわかるように、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高いとき（例えば、電圧Ｖ３）、ＳＯＣも高い（例えば、ＳＯＣ３）が、内部抵抗Ｒｂａｔは低くなる（例えば、抵抗Ｒ３）。一方、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低いとき（例えば、電圧Ｖ１）、ＳＯＣも低いが（例えば、ＳＯＣ１）、内部抵抗Ｒｂａｔは高くなる（例えば、抵抗Ｒ１）。なお、本実施形態のバッテリ２０は、電圧Ｖ１から電圧Ｖ３まで（ＳＯＣ１からＳＯＣ３まで）が使用範囲として設定されている。
［１−３．システム電圧センサ３２の検出精度］
図３は、本実施形態に係るシステム電圧センサ３２と比較例に係るシステム電圧センサの検出精度を示す図である。すなわち、図３では、横軸がシステム電圧Ｖｓｙｓの真値（システム電圧センサ３２の位置における電圧の真値）であり、縦軸が本実施形態のシステム電圧センサ３２及び比較例のシステム電圧センサの誤差ｅ［％］である。図３において、曲線５０、５２に挟まれた領域が、システム電圧Ｖｓｙｓの真値に対して、本実施形態のシステム電圧センサ３２による検出値（すなわち、システム電圧Ｖｓｙｓ）が取り得る領域を示し、直線６０、６２に挟まれた領域が、比較例のシステム電圧センサによる検出値が取り得る領域を示す。
図３からわかるように、比較例のシステム電圧センサによる検出値は、バッテリ２０の使用範囲である電圧Ｖ１から電圧Ｖ３まで誤差ｅがｅ１から−ｅ１の範囲に収まるように設定（設計）されている。このため、比較例のシステム電圧センサは、一定且つ相対的に高い検出精度を備えている。
一方、本実施形態のシステム電圧センサ３２による検出値（すなわち、システム電圧Ｖｓｙｓ）は、バッテリ２０の使用範囲のうち電圧Ｖ２から電圧Ｖ３までは、比較例と同様に、誤差ｅがｅ１から−ｅ１の範囲に収まるように設定されている。このため、本実施形態のシステム電圧センサ３２は、電圧Ｖ２から電圧Ｖ３の範囲で一定且つ相対的に高い検出精度を備えている。しかし、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２までは、誤差ｅがより大きくなり、例えば、真値が電圧Ｖ１であるとき、誤差ｅがｅ２から−ｅ２の範囲に収まるように設定されている。このため、本実施形態のシステム電圧センサ３２は、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２の範囲で相対的に低い検出精度となっている。
このように、本実施形態では、比較例と比較して電圧Ｖ１から電圧Ｖ２の範囲で検出精度が低くなっているが、後述する制御を採用することにより、低い検出精度を補うことが可能となる。
２．プリチャージ制御
［２−１．プリチャージ制御の目的］
上記のように、本実施形態では、車両１０の力行時にはバッテリ２０からモータ１２に電力を供給し、車両１０の回生時にはモータ１２の回生電力Ｐｒｅｇをバッテリ２０に充電する。バッテリ２０とモータ１２とを接続する際、高圧リレー２２をオン（閉）とする。この際、モータ１２及びインバータ１４は作動させない場合（すなわち、インバータ１４の図示しない複数のスイッチング素子それぞれの駆動デューティをゼロとする）場合、コンデンサ３０にのみ電力が蓄積されることとなる。
高圧リレー２２をオン（閉）とする際のバッテリ２０とコンデンサ３０間のシステム電流Ｉｓｙｓ（以下「突入電流Ｉｉ」という。）が大き過ぎ、限界突入電流Ｉｉ＿ｌｉｍを超えると、例えば、高圧リレー２２の接点の破損を引き起こす可能性がある。ここでの突入電流Ｉｉは、次の式（１）により求められる。
Ｉｉ＝ΔＶ÷Ｒｂａｔ ・・・（１）
上記式（１）において、ΔＶは、バッテリ電圧Ｖｂａｔとシステム電圧Ｖｓｙｓとの電圧差である（ΔＶ＝Ｖｂａｔ−Ｖｓｙｓ）。また、Ｒｂａｔは、バッテリ２０の内部抵抗である。なお、ここでの値は全て真値を意味する。
上記式（１）からわかるように、電圧差ΔＶを小さくすれば、突入電流Ｉｉを小さくすることができる。そこで、本実施形態では、プリチャージ抵抗２６と直列に配置されたプリチャージリレー２４を先にオン（閉）として緩やかにシステム電圧Ｖｓｙｓを上昇させ、電圧差ΔＶを小さくした後、高圧リレー２２をオン（閉）として突入電流Ｉｉを抑制する。
また、上記式（１）からわかるように、内部抵抗Ｒｂａｔが高ければ、突入電流Ｉｉは小さくなる。そこで、本実施形態では、内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合、システム電圧センサ３２の検出精度が低くなることを許容する。これに伴って、内部抵抗Ｒｂａｔに応じて高圧リレー２２をオン（閉）にする判定基準（後述する閾値ＴＨΔＶ）を切り替える。
［２−２．プリチャージ制御の詳細］
（２−２−１．プリチャージ制御の全体的な流れ）
図４は、本実施形態に係るプリチャージ制御のフローチャートである。図５は、本実施形態に係るプリチャージ制御を行う際の高圧リレー２２及びプリチャージリレー２４のオンオフ（開閉）並びにバッテリ電圧Ｖｂａｔ、システム電圧Ｖｓｙｓ及びシステム電流Ｉｓｙｓの関係の例を示すタイムチャートである。図４のフローチャートを開始する際、プリチャージリレー２４及び高圧リレー２２はオフ（開）となっている。また、図５では、モータ１２及びインバータ１４は作動させず、コンデンサ３０にのみ電力が蓄積される状態を示す。
図４のステップＳ１において、ＥＣＵ３６は、高圧リレー２２をオン（閉）にする閾値ＴＨΔＶを設定する（詳細は後述する。）。ステップＳ２において、ＥＣＵ３６は、プリチャージリレー２４をオン（閉）にする（図５の時点ｔ１）。これにより、システム電圧Ｖｓｙｓは、緩やかに増加する。
ステップＳ３において、ＥＣＵ３６は、バッテリ電圧センサ２８からのバッテリ電圧Ｖｂａｔとシステム電圧センサ３２からのシステム電圧Ｖｓｙｓとの差電圧ΔＶを検出する。ステップＳ４において、ＥＣＵ３６は、差電圧ΔＶが、ステップＳ１で設定した閾値ＴＨΔＶ以下であるか否かを判定する。差電圧ΔＶが閾値ＴＨΔＶ以下でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。差電圧ΔＶが閾値ＴＨΔＶ以下である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５において、ＥＣＵ３６は、高圧リレー２２をオン（閉）にする（時点ｔ２）。これにより、システム電圧Ｖｓｙｓは、バッテリ電圧Ｖｂａｔに急激に近づく。ステップＳ６において、ＥＣＵ３６は、システム電圧Ｖｓｙｓがバッテリ電圧Ｖｂａｔと等しくなり、差電圧ΔＶがゼロになったか否かを判定する。当該判定は、差電圧ΔＶが、ゼロに近い閾値以下になったか否かを見ることで判定することもできる。差電圧ΔＶがゼロでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ７において、ＥＣＵ３６は、ステップＳ３と同様に差電圧ΔＶを検出してステップＳ６に戻る。
差電圧ΔＶがゼロである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ８において、ＥＣＵ３６は、所定時間経過後にプリチャージリレー２４をオフにする（時点ｔ３）。
なお、図５では、上記のようにコンデンサ３０のみに電力を蓄積するため、突入電流Ｉｉが瞬間的に発生した場合を除き、システム電流Ｉｓｙｓはゼロとなっている。
（２−２−２．閾値ＴＨΔＶの設定）
図６には、高圧リレー２２をオン（閉）にする閾値ＴＨΔＶを設定するフローチャート（Ｓ１の詳細）が示されている。ステップＳ１１において、ＥＣＵ３６は、バッテリ電圧センサ２８からバッテリ電圧Ｖｂａｔを取得する。続くステップＳ１２において、ＥＣＵ３６は、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが高いか否かを判定する。図２を参照して説明したように、内部抵抗Ｒｂａｔが高いとき、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低くなる。そこで、本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔが所定範囲（Ｖ１以上Ｖ２未満）の間にあるか否かにより、内部抵抗Ｒｂａｔが高いか否かを判定する。
バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ１以上Ｖ２未満の範囲にあり、内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ステップＳ１３において、ＥＣＵ３６は、高内部抵抗用の閾値ＴＨΔＶ１を選択する。当該閾値ＴＨΔＶ１は、後述する低内部抵抗用の閾値ＴＨΔＶ２よりも大きい（ＴＨΔＶ１＞ＴＨΔＶ２）。
ステップＳ１２において、バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ１以上Ｖ２未満の範囲になく、内部抵抗Ｒｂａｔが高くない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、ＥＣＵ３６は、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが低いか否かを判定する。図２を参照して説明したように、内部抵抗Ｒｂａｔが低いとき、バッテリ電圧Ｖｂａｔが高くなる、なる。そこで、本実施形態では、バッテリ電圧Ｖｂａｔが所定範囲（Ｖ２以上Ｖ３以下）の間にあるか否かにより、内部抵抗Ｒｂａｔが高いか否かを判定する。
バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ２以上Ｖ３以下の範囲にあり、内部抵抗Ｒｂａｔが低い場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１５において、ＥＣＵ３６は、低内部抵抗用の閾値ＴＨΔＶ２を選択する。当該閾値ＴＨΔＶ２は、前述の高内部抵抗用の閾値ＴＨΔＶ１よりも小さい（ＴＨΔＶ２＜ＴＨΔＶ１）。
ステップＳ１４において、バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ２以上Ｖ３以下の範囲になく、内部抵抗Ｒｂａｔが低くない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、バッテリ電圧Ｖｂａｔは、バッテリ２０の使用範囲（電圧Ｖ１〜Ｖ３）内にないといえる。このため、ステップＳ１６において、ＥＣＵ３６は、エラー表示を行い、今回の処理を終了する。
３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが相対的に高いとき（バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ１以上Ｖ２未満であるとき）、閾値ＴＨΔＶ１を用い（図６のＳ１３）、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが相対的に低いとき（バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ２以上Ｖ３以下であるとき）、閾値ＴＨΔＶ２を用いる（Ｓ１５）。従って、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが高い電圧領域（Ｖ１以上Ｖ２未満）では、システム電圧センサ３２の検出精度を低くすることが可能となる。
すなわち、内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合、高圧リレー２２がオンであるときのシステム電流Ｉｓｙｓは、内部抵抗Ｒｂａｔが低い場合と比べて緩やかに増加することとなる。また、内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合とは、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低い場合に対応する（図２参照）。このため、バッテリ電圧Ｖｂａｔが低い場合、システム電圧センサ３２の検出精度が相対的に低くても（システム電圧センサ３２の検出値が真値と比べて低く、差電圧ΔＶが大きくなっても）、高圧リレー２２の接点等を破損する可能性は低くなる。この点を踏まえ、本実施形態では、内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合のバッテリ電圧Ｖｂａｔの範囲（Ｖ１以上Ｖ２未満）では、システム電圧センサ３２の検出精度を低くすることが可能となる（図３参照）。
その結果、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔにかかわらず、バッテリ２０の使用範囲全体でシステム電圧センサ３２の検出精度が高い場合（図３の比較例）と比べ、システム電圧センサ３２の要求仕様を緩和することができる。従って、システム電圧センサ３２についてコストダウンを図ることが可能となる。
加えて、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが高い場合、閾値ＴＨΔＶ１（＞ＴＨΔＶ２）を用いるため、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが高い領域（バッテリ電圧ＶｂａｔがＶ１以上Ｖ２未満）において、システム電圧センサ３２の検出精度が高い場合、高圧リレー２２をより早くオン（閉）にすることが可能となる。これにより、プリチャージ制御を迅速に完了することが可能となる。
本実施形態では、ＥＣＵ３６は、バッテリ電圧Ｖｂａｔが相対的に低い状態（Ｖ１以上Ｖ２未満）であることを検出した場合、相対的に値の大きい閾値ＴＨΔＶ１（＞ＴＨΔＶ２）を用いて高圧リレー２２を開状態から閉状態に切り替え、バッテリ電圧Ｖｂａｔが相対的に高い状態（Ｖ２以上Ｖ３以下）であることを検出した場合、相対的に値の小さい閾値ＴＨΔＶ２（＜ＴＨΔＶ１）を用いて高圧リレー２２を開状態から閉状態に切り替える。
バッテリ２０の特性上、バッテリ電圧Ｖｂａｔが相対的に低い状態は、内部抵抗Ｒｂａｔが相対的に高い状態に対応し、バッテリ電圧Ｖｂａｔが相対的に高い状態は、内部抵抗Ｒｂａｔが相対的に低い状態に対応する。このため、上記構成によれば、内部抵抗Ｒｂａｔを検出するものとしてバッテリ電圧センサ２８をそのまま流用することが可能となる。従って、更なるコストダウンを図ることが可能となる。或いは、内部抵抗Ｒｂａｔを検出するものとして、例えば、バッテリ電圧センサ２８と、バッテリ２０のＳＯＣを検出するＳＯＣセンサ（図示せず）の両方を備えるような場合、フェールセーフの点で優れたものとなる。
４．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
［４−１．搭載対象］
上記実施形態では、電源装置１６を車両１０に搭載したが、これに限らず、プリチャージ制御を要する別の対象に搭載してもよい。例えば、電源装置１６を電車や船舶、航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、電源装置１６を工作機械に適用してもよい。
［４−２．高圧バッテリ２０］
上記実施形態では、高圧バッテリ２０としてリチウムイオン電池を用いたが、使用状態に応じて内部抵抗が変化するものであれば、これに限らない。例えば、高圧バッテリ２０は、ニッケル水素電池又はキャパシタ等の蓄電装置であってもよい。
［４−３．高圧リレー２２及びプリチャージリレー２４］
上記実施形態では、高圧リレー２２及びプリチャージリレー２４をバッテリ２０の正極側に設けたが、負極側に設けてもよい。
［４−４．閾値ＴＨΔＶ］
上記実施形態では、高圧リレー２２をオン（閉）にする閾値ＴＨΔＶを設定するために用いる数値としてバッテリ電圧Ｖｂａｔを用いたが、これに限らない。例えば、図示しないＳＯＣセンサが検出したバッテリ２０のＳＯＣに基づいて内部抵抗Ｒｂａｔの高低を判定してもよい（図２参照）。
上記実施形態では、閾値ＴＨΔＶを閾値ＴＨΔＶ１と閾値ＴＨΔＶ２の２つに分けたが、これに限らず、３つ以上であってもよい。この場合、例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔ又はＳＯＣと閾値ＴＨΔＶとの関係を規定したマップを用いることもできる。
［４−５．電圧センサの検出精度］
上記実施形態では、バッテリ２０の内部抵抗Ｒｂａｔが高い電圧範囲では、システム電圧センサ３２の検出精度を下げたが、これに限らない。例えば、当該範囲においてバッテリ電圧センサ２８の検出精度を下げてもよい。或いは、バッテリ電圧センサ２８とシステム電圧センサ３２の両方の検出精度を下げてもよい。或いは、プリチャージ制御の時間短縮を目的として、バッテリ電圧センサ２８とシステム電圧センサ３２の検出精度は高いままとすることもできる。
１０…電動車両 １２…走行用のモータ（電気負荷）
１４…インバータ（電気負荷） １６…電源装置
１８…電源回路 ２０…高圧バッテリ
２２…高圧リレー（第１の開閉器）
２４…プリチャージリレー（第２の開閉器）
２６…プリチャージ抵抗
２８…バッテリ電圧センサ（電源電圧検出部、内部抵抗検出部）
３０…コンデンサ（電気負荷）
３２…システム電圧センサ（システム電圧検出部）
３６…ＥＣＵ（制御部） Ｒｂａｔ…バッテリの内部抵抗
ＴＨΔＶ１…第１の閾値 ＴＨΔＶ２…第２の閾値
Ｖｂａｔ…バッテリ電圧（電源電圧、バッテリの出力電圧）
Ｖｓｙｓ…システム電圧（負荷の入力電圧）
ΔＶ…差電圧

Claims (3)

  1. 電気負荷に電源回路を介して接続されて前記電気負荷に電力を供給するバッテリと、前記電源回路において前記バッテリの正負いずれか一方の端子と前記電気負荷の間で接点が接続された第１の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に接点が接続された第２の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に且つ前記第２の開閉器と直列に接続された抵抗と、前記第１及び第２の開閉器を開閉して前記電気負荷への電力の供給を制御する制御部とを備えた電源装置であって、さらに、
    前記バッテリと前記電源回路の間の電源電圧を検出する電源電圧検出部と、
    前記電源回路と前記電気負荷との間のシステム電圧を検出するシステム電圧検出部と、
    前記バッテリの内部抵抗を検出する内部抵抗検出部と
    を有し、
    前記制御部は、前記第１の開閉器が開状態であるとき、前記第２の開閉器を開状態から閉状態に切り替えた後、前記電源電圧検出部が検出した前記電源電圧と前記システム電圧検出部が検出したシステム電圧との差電圧に応じて、前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、
    さらに、前記制御部は、前記内部抵抗検出部が検出した前記バッテリの内部抵抗が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記差電圧に関する第１の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記バッテリの内部抵抗が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替える
    ことを特徴とする電源装置。
  2. 請求項１記載の電源装置において、
    前記内部抵抗検出部は、前記電源電圧検出部を含み、
    前記制御部は、前記電源電圧が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記第１の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記電源電圧が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記第２の閾値を用いて前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替える
    ことを特徴とする電源装置。
  3. 電気負荷に電源回路を介して接続されて前記電気負荷に電力を供給するバッテリと、前記電源回路に前記バッテリの正負いずれか一方の端子と前記電気負荷の間で接点が接続された第１の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に接点が接続された第２の開閉器と、前記第１の開閉器と並列に且つ前記第２の開閉器と直列に接続された抵抗と、前記第１及び第２の開閉器を開閉して前記電気負荷への電力の供給を制御する制御部とを備えた電源装置の制御方法であって、
    前記第１の開閉器を開状態としつつ、前記第２の開閉器を開状態から閉状態に切り替える第１切替ステップと、
    前記第２の開閉器を閉状態に保ちつつ、前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替える第２切替ステップと、
    前記第１の開閉器を閉状態に保ちつつ、前記第２の開閉器を閉状態から開状態に切り替える第３切替ステップとを備え、
    前記第２切替ステップでは、
    前記バッテリの出力電圧と、前記電気負荷の入力電圧と、前記バッテリの内部抵抗とを検出し、
    前記バッテリの内部抵抗が相対的に高い状態であることを検出した場合、前記バッテリの出力電圧と前記電気負荷の入力電圧との差電圧が第１の所定値を上回ったときに前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替え、前記バッテリの内部抵抗が相対的に低い状態であることを検出した場合、前記差電圧が前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値を上回ったときに前記第１の開閉器を開状態から閉状態に切り替える
    ことを特徴とする電源装置の制御方法。
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