JP2023158447A

JP2023158447A - 電源システム

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Publication number: JP2023158447A
Application number: JP2022068298A
Authority: JP
Inventors: 成北澤; Sei Kitazawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-04-18
Filing date: 2022-04-18
Publication date: 2023-10-30
Also published as: CN116915075A; EP4265473A1; US20230336087A1

Abstract

【課題】電気機器に接続される電源システムにおいて、双方向電力変換装置の起動時に電気機器に意図しない電圧が印加される事態を回避する。【解決手段】電源システム１１０は、蓄電装置１０５と、ＳＭＲ１３０と、双方向電力変換装置１７０と、キャパシタ１４６と、ＥＣＵ１９０とを備える。双方向電力変換装置１７０は、電力線対ＰＬ３を通じて電力線対ＰＬ２に接続され、第２電力線対ＰＬ２と車両１００外部の電力設備２００との間で双方向に電力変換可能に構成されている。ＥＣＵ１９０は、ＳＭＲ１３０をオンする前にキャパシタ１４６を充電する第１プリチャージ処理を実行するように構成されている。双方向電力変換装置１７０は、電力線対ＰＬ３に接続されるスイッチング素子を含んで構成される。ＥＣＵ１９０は、双方向電力変換装置１７０の起動時に第１プリチャージ処理を開始する。【選択図】図１

Description

本開示は、電源システムに関し、特に、電気機器に接続される電源システムに関する。

特開２００９－１３１０７７号公報（特許文献１）は、車両を開示する。この車両は、蓄電装置と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）と、インバータと、モータと、充電装置とを含む。ＳＭＲは、蓄電装置とインバータとの間に設けられる。インバータは、モータを駆動する。充電装置は、ＳＭＲとインバータとの間の電力線対に接続され、車両外部の電源からの電力を用いて蓄電装置を充電する。

特開２００９－１３１０７７号公報

上記のような充電装置を、車両外部の電力設備へも給電可能な双方向の電力変換装置で構成する場合がある。充電のみの機能を有する電力変換装置（例えば、整流回路）とは異なり、双方向電力変換装置は、充電または給電電力が流れる電力線対に接続されたスイッチング素子、およびその駆動回路を含む。双方向電力変換装置の起動時には、駆動回路の電源は、スイッチング素子がオフ状態に保たれるように駆動回路に作動電力を供給する。しかしながら、この電源から上記の電力線対に電圧が印加されることがある。

ＳＭＲがオンされる前の双方向電力変換装置の起動時に、インバータ等の電気機器が接続された上記電力線対に意図しない電圧が印加されると、各種の問題が生じる可能性がある。

本開示は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電気機器に接続される電源システムにおいて、双方向電力変換装置の起動時に電気機器に意図しない電圧が印加される事態を回避することである。

本開示の電源システムは、電気機器に接続される。この電源システムは、蓄電装置と、第１リレーと、双方向電力変換装置と、第１キャパシタと、制御装置とを備える。第１リレーは、蓄電装置に接続される第１電力線対と電気機器に接続される第２電力線対との間に設けられる。双方向電力変換装置は、第３電力線対を通じて第２電力線対に接続され、第２電力線対と車両外部の電力設備との間で双方向に電力変換可能に構成されている。第１キャパシタは、第２電力線対間に設けられる。制御装置は、第１リレーをオンする前に第１キャパシタを充電する第１プリチャージ処理を実行するように構成されている。双方向電力変換装置は、第３電力線対に接続されるスイッチング素子を含んで構成される。制御装置は、双方向電力変換装置の起動時に第１プリチャージ処理を開始する。

双方向電力変換装置の起動時には、双方向電力変換装置のスイッチング素子の駆動回路の電源から第２電力線対に電圧が印加される可能性がある。その結果、電気機器に意図しない電圧が印加される可能性がある。上記の構成とすることにより、双方向電力変換装置の起動時に第１キャパシタのプリチャージと双方向電力変換装置から第２電力線対への電圧印加とが同時に実行される。双方向電力変換装置から第２電力線対に印加される電圧は、第１キャパシタのプリチャージ用電力の電圧と比べて十分に小さい。よって、上記のように第１プリチャージ処理が開始されると、双方向電力変換装置から第２電力線対への電圧が第１キャパシタのプリチャージ用電力の電圧に実質的に隠れる。これにより、双方向電力変換装置から第２電力線対への電圧印加による電気機器への影響を緩和することができる。その結果、ＳＭＲがオンされる前の双方向電力変換装置の起動時に電気機器に意図しない電圧が印加される事態を回避することができる。

双方向電力変換装置は、スイッチング素子と、駆動回路と、ブートストラップ回路とを含んでもよい。駆動回路は、スイッチング素子を駆動する。ブートストラップ回路は、駆動回路に作動電力を供給する。

上記の構成とすることにより、双方向電力変換装置の構成を簡素化することができる。

電源システムは、充電装置と、第２リレーと、第２キャパシタとをさらに備えてもよい。充電装置は、第１電力線対に接続され、電力設備から供給される電力を変換して蓄電装置を充電するように構成されている。第２リレーは、第１電力線対と充電装置に接続される第４電力線対との間に設けられる。第２キャパシタは、第４電力線対間に設けられる。制御装置は、第２リレーをオンする前に第２キャパシタを充電する第２プリチャージ処理をさらに実行するように構成されていてもよい。制御装置は、双方向電力変換装置及び充電装置の双方の起動時に、第２プリチャージ処理に先立って第１プリチャージ処理を開始してもよい。

双方向電力変換装置および充電装置の双方の起動時に、仮に、第１プリチャージ処理に先立って第２プリチャージ処理が開始されると、第１キャパシタのプリチャージ前に双方向電力変換装置から第２電力線対に電圧が印加される可能性がある。その結果、電気機器に意図しない電圧が印加される可能性がある。上記の構成とすることにより、そのような事態を回避することができる。

本開示によれば、電気機器に接続される電源システムにおいて、双方向電力変換装置の起動時に電気機器に意図しない電圧が印加される事態を回避することができる。

実施の形態に従う電源システムが搭載される車両の構成を示す図である。双方向電力変換装置の詳細な構成を示す図である。ＡＣ－ＤＣ変換回路の詳細な構成を示す図である。双方向電力変換装置および充電装置の起動時に実行される処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。双方向電力変換装置および充電装置の起動時にＥＣＵにより実行される処理を説明するためのタイミングチャートである。外部充電に関連してＥＣＵにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰り返さない。

［実施の形態］
図１は、この実施の形態に従う電源システムが搭載される車両の構成を示す図である。図１を参照して、車両１００は、ＤＣ（Direct Current）／ＤＣコンバータ１２１と、補機バッテリ１２２と、電気機器類１０７と、電源システム１１０とを含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１は、ＳＭＲ１３０とインバータ１２５（いずれも後述）とを接続する電力線対ＰＬ２に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１は、電力線対ＰＬ２を流れる電力を補機バッテリ１２２用の電圧レベル（１２Ｖ）の電力に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１は、補機バッテリ１２２から与えられる電力を電気機器類１０７用の電圧レベルの電力に変換し、変換後の電力を電力線対ＰＬ２に供給することもできる。

電気機器類１０７は、コンプレッサ１２４と、インバータ１２５と、モータ１２７とを含む。コンプレッサ１２４は、電力線対ＰＬ２に接続され、車両１００における空調のために用いられる。インバータ１２５は、電力線対ＰＬ２に接続されており、モータ１２７を駆動する。モータ１２７は、インバータ１２５に接続され、車両１００の走行駆動力を発生する。

電源システム１１０は、電気機器類１０７に接続され、蓄電装置１０５と、電圧センサ１０６と、ＳＭＲ１３０と、キャパシタ１４６，１４８と、電圧センサ１４７，１４９と、双方向電力変換装置１７０とを含む。電源システム１１０は、インレット１９２と、コンセント１９５と、充電装置１８０と、充電リレー１８５と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１９０とをさらに含む。

蓄電装置１０５は、リチウムイオン電池等の二次電池であり、車両１００の走行用の電力を蓄える。電圧センサ１０６は、蓄電装置１０５の電圧ＶＢを検出する。

ＳＭＲ１３０は、蓄電装置１０５に接続される電力線対ＰＬ１と、電気機器類１０７に接続される電力線対ＰＬ２との間に設けられる。ＳＭＲ１３０は、電力線対ＰＬ１，ＰＬ２の間の電気的な接続および遮断を切り替える。ＳＭＲ１３０は、リレーＲＬ１～リレーＲＬ３と、制限抵抗Ｒ１とを含む。ＳＭＲ１３０の「オフ状態」とは、リレーＲＬ１～リレーＲＬ３が開いている状態である。ＳＭＲ１３０の「オン状態」とは、リレーＲＬ１およびリレーＲＬ２が閉じている状態である。ＳＭＲ１３０を「オンする」ことは、ＳＭＲ１３０をオフ状態からオン状態に切り替えることである。

キャパシタ１４６は、電力線対ＰＬ２の間に設けられ、電力線対ＰＬ２間の電圧ＶＬ１の平滑化のために用いられる。電圧センサ１４７は、電圧ＶＬ１を検出する。

双方向電力変換装置１７０は、電力線対ＰＬ３を通じて電力線対ＰＬ２に接続され、電力線対ＰＬ３Ａを通じてインレット１９２（後述）に接続され、電力線対ＰＬ３Ｂを通じてコンセント１９５（後述）に接続される。

双方向電力変換装置１７０は、電力線対ＰＬ２と車両１００外部の電力設備２００との間で双方向の電力変換を実行するように構成される。双方向電力変換装置１７０は、電力設備２００からインレット１９２を通じて受ける電力を変換して電力線対ＰＬ３に供給し、電力線対ＰＬ２およびＳＭＲ１３０を通じて蓄電装置１０５を充電する充電装置として機能する（車両１００の外部充電）。他方、双方向電力変換装置１７０は、蓄電装置１０５から電力線対ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３を通じて受ける電力を変換し、インレット１９２を通じて電力設備２００へ、またはコンセント１９５を通じて電気負荷２５０へ供給する給電装置としても機能する（車両１００の外部給電）。

インレット１９２は、コネクタ２０５および電力線対ＰＬ０を通じて電力設備２００に接続するように構成されている。インレット１９２にコネクタ２０５が挿入されると、外部充電または車両１００から電力設備２００への外部給電が可能となる。

コンセント１９５は、車両１００外部の電気負荷２５０のプラグ２５５を通じて電気負荷２５０に接続するように構成されている。コンセント１９５にプラグ２５５が挿入されると、車両１００から電気負荷２５０への外部給電が可能となる。

充電装置１８０は、蓄電装置１０５の充電電力を増加させるために用いられる。具体的には、充電装置１８０が双方向電力変換装置１７０に加えて外部充電時に作動する場合、双方向電力変換装置１７０のみが作動する場合よりも充電電力を大きくすることができる（充電時間を短縮させることができる）。

充電装置１８０が作動するか否かは、電力設備２００の定格出力電力に従って決定されてもよい。例えば、この出力電力が大きい場合には充電装置１８０が双方向電力変換装置１７０に加えて作動する一方で、出力電力が小さい場合には充電装置１８０が作動しない（双方向電力変換装置１７０のみが作動する）ように充電装置１８０の作動状態が決定されてもよい。

充電装置１８０は、電力線対ＰＬ３Ｃを通じて電力線対ＰＬ３Ａに接続され、双方向電力変換装置１７０と電気的に並列に設けられる。充電装置１８０は、電力線対ＰＬ４、充電リレー１８５（後述）および電力線対ＰＬ１Ａを通じて電力線対ＰＬ１に接続される。充電装置１８０は、電力設備２００からインレット１９２および電力線対ＰＬ３Ｃを通じて供給される電力を変換して蓄電装置１０５を充電するように構成される。

充電リレー１８５は、電力線対ＰＬ１Ａを通じて電力線対ＰＬ１に接続され、ＳＭＲ１３０と電気的に並列に設けられる。充電リレー１８５は、電力線対ＰＬ１と、充電装置１８０に接続される電力線対ＰＬ４との間に設けられる。充電リレー１８５は、リレーＲＬ１１～リレーＲＬ１３と、制限抵抗Ｒ２とを含む。充電リレー１８５の「オフ状態」とは、リレーＲＬ１１～リレーＲＬ１３が開いている状態である。充電リレー１８５の「オン状態」とは、リレーＲＬ１１およびリレーＲＬ１２が閉じている状態である。充電リレー１８５を「オンする」ことは、充電リレー１８５をオフ状態からオン状態に切り替えることである。

キャパシタ１４８は、電力線対ＰＬ４の間に設けられ、電力線対ＰＬ４の間の電圧ＶＬ２の平滑化のために用いられる。電圧センサ１４９は、電圧ＶＬ２を検出する。

電力線対ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３、ＳＭＲ１３０、双方向電力変換装置１７０、および充電装置１８０は、車両１００の高電圧システムを構成する。

ＥＣＵ１９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリとを含む（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、各種の演算処理を実行する。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）および（Random Access Memory）を含む。ＲＯＭは、ＣＰＵにより実行されるプログラムを格納する。ＲＡＭは、ワーキングメモリとして機能する。

ＥＣＵ１９０は、電気機器類１０７、ＳＭＲ１３０、双方向電力変換装置１７０、充電装置１８０および充電リレー１８５等の、車両１００の各機器を制御する。例えば、ＥＣＵ１９０は、コネクタ２０５がインレット１９２に挿入されている場合に、外部充電前に上記の高電圧システムを起動する（このシステムの起動を許可する）。そして、ＥＣＵ１９０は、ＳＭＲ１３０および充電リレー１８５をオンするとともに双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の双方を作動させることによって外部充電を実行する。

ＥＣＵ１９０は、各電力線対の電圧の検出値（例えば、電圧ＶＢ，ＶＬ１，ＶＬ２）に従って、ＳＭＲ１３０および充電リレー１８５の切り替え処理を実行する。

ＥＣＵ１９０は、例えば、ＳＭＲ１３０をオンする前にキャパシタ１４６を充電する第１プリチャージ処理を実行する。この例では、第１プリチャージ処理は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１に電力線対ＰＬ２にプリチャージ用電力を供給させることによってキャパシタ１４６をプリチャージする処理である。

ＥＣＵ１９０は、充電リレー１８５をオンする前にキャパシタ１４８を充電する第２プリチャージ処理を実行する。第２プリチャージ処理は、リレーＲＬ１１を閉状態に制御した後、リレーＲＬ１２を閉状態に制御する前にリレーＲＬ１３を閉状態に制御する処理である。これにより、制限抵抗Ｒ２により電流が制限された状況においてキャパシタ１４８が蓄電装置１０５によりプリチャージされる。

図２は、双方向電力変換装置１７０の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、双方向電力変換装置１７０は、リレー１７０２，１７０３と、ＡＣ（Alternating Current）－ＤＣ変換回路１７０５と、インバータ１７１０と、変圧器１７１５と、ＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０とを含む。

リレー１７０２は、外部充電時、または車両１００から電力設備２００への外部給電時に閉状態に制御される。リレー１７０３は、車両１００から電気負荷２５０への外部給電時に閉状態に制御される。ＡＣ－ＤＣ変換回路１７０５は、インレット１９２により受電された交流電力を直流電力に変換する。インバータ１７１０は、ＡＣ－ＤＣ変換回路１７０５からの直流電力を交流電力に変換する。変圧器１７１５は、インバータ１７１０とＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０とを電気的に絶縁しつつ、これらの間で電力伝送を実行する。

ＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０は、変圧器１７１５からの交流電力を直流電力に変換し、変換後の電力を電力線対ＰＬ３を通じて電力線対ＰＬ２に供給する。ＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０は、蓄電装置１０５から電力線対ＰＬ１、ＳＭＲ１３０および電力線対ＰＬ３を通じて供給される直流電力を交流電力に変換し、変換後の電力を変圧器１７１５を通じて電力設備２００または電気負荷２５０へ供給することもできる。

図３は、ＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０の詳細な構成を示す図である。図３を参照して、ＡＣ－ＤＣ変換回路１７２０は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４と、ダイオードＤ１～Ｄ４と、駆動回路ＣＲ１～ＣＲ４と、電源ＰＳと、ブートストラップ回路１７２５，１７３０とを含む。

スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４の各々は、この例ではＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、電力線対ＰＬ３に接続される。ダイオードＤ１～Ｄ４は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４に逆並列に接続される。

駆動回路ＣＲ１～ＣＲ４は、それぞれ、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のゲートを駆動するように構成されている。駆動回路ＣＲ１～ＣＲ４は、それぞれ、外部充電の開始前に変圧器１７１５からの電圧が電力線対ＰＬ３を通じて電力線対ＰＬ２に供給されないようにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４にオフ保持信号を出力する。オフ保持信号は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４をオフ状態に保つためにスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のゲートにそれぞれ出力される。電源ＰＳは、駆動回路ＣＲ３，ＣＲ４に作動電力を供給するために設けられる。

ブートストラップ回路１７２５，１７３０は、それぞれ、ダイオードＤ１１およびキャパシタＣ１１と、ダイオードＤ１２およびキャパシタＣ１２とを含む。ブートストラップ回路１７２５，１７３０は、それぞれ、電源ＰＳを用いて駆動回路ＣＲ１，ＣＲ２に作動電力を供給するように構成される。具体的には、電源ＰＳからの電力は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２を通じて、それぞれ、キャパシタＣ１１，Ｃ１２に供給される。そして、キャパシタＣ１１，Ｃ１２に蓄えられた電力は、それぞれ、駆動回路ＣＲ１，ＣＲ２の作動電力として用いられる。

このように、双方向電力変換装置１７０がブートストラップ回路１７２５，１７３０を含む場合、単一の電源ＰＳが駆動回路ＣＲ１～ＣＲ４に作動電力を供給することができる。よって、複数の電源が駆動回路ＣＲ１～ＣＲ４に作動電力を供給する場合よりも双方向電力変換装置１７０の構成を簡素化することができる。

図４は、双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の起動時に実行される処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。この例では、第２プリチャージ処理（キャパシタ１４８のプリチャージ）が第１プリチャージ処理（キャパシタ１４６のプリチャージ）に先立って実行される。この例は、後述のＥＣＵ１９０による制御が実行されない場合の比較例である。

図４を参照して、横軸は時間を表す。時刻ｔ０は、コネクタ２０５がインレット１９２に挿入される時刻であり、この時刻においてＳＭＲ１３０および充電リレー１８５の双方がオフであるものとする。縦軸は、上から順番に、双方向電力変換装置１７０の起動／停止、充電装置１８０の起動／停止、電圧ＶＬ２、充電リレー１８５のオン／オフ、電圧ＶＬ１、ＳＭＲ１３０のオン／オフを表す。以下の説明において、図１～図３を適宜参照する。

時刻ｔ１において、比較例のＥＣＵは、車両１００の高電圧システム（双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０を含む）を起動する。これにより、双方向電力変換装置１７０の電源ＰＳが起動する。そして、電源ＰＳからの電圧は、ブートストラップ回路１７２５およびダイオードＤ１ならびにブートストラップ回路１７３０およびダイオードＤ２を通じて、電力線対ＰＬ３を介して電力線対ＰＬ２に印加される。その結果、電圧ＶＬ１が０からＶＡ（０＜ＶＡ＜＜ＶＢ）に変化する。この例では、図解を容易にするためにＶＡが一定であるように示されているが、実際には、ＶＡは０よりも大きくかつＶＢよりも十分に小さい範囲内で変動し得る。このように、第１プリチャージ処理前に電力線対ＰＬ２に電圧（ＶＡ）が印加されることは、意図されていない。

時刻ｔ１において、ＥＣＵは、リレーＲＬ１１，ＲＬ１３を開状態から閉状態に切り替えることによって第２プリチャージ処理を開始する。その後、時刻ｔ２が到来するまで（電圧ＶＬ２が電圧ＶＢに達するまで）、ＥＣＵは、第２プリチャージ処理を実行する。そして、時刻ｔ３において、ＥＣＵは、リレーＲＬ１３を開くとともにリレーＲＬ１２を閉じることによって充電リレー１８５をオンする。

時刻ｔ４において、ＥＣＵは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１の作動を開始することによって第１プリチャージ処理を開始する。その後、時刻ｔ５が到来するまで（電圧ＶＬ１が電圧ＶＢに達するまで）、ＥＣＵは、第１プリチャージ処理を実行する。そして、時刻ｔ６において、ＥＣＵは、ＳＭＲ１３０をオンする。その後、外部充電が開始する。

上記の比較例では、外部充電前の双方向電力変換装置１７０の起動時（時刻ｔ１）に第２プリチャージ処理が第１プリチャージ処理に先立って実行される。これにより、第１プリチャージ処理の実行前（時刻ｔ４の前）に双方向電力変換装置１７０のブートストラップ回路１７２５，１７３０から電力線対ＰＬ２に電圧が印加される。その結果、電力線対ＰＬ２に意図しない電圧（ＶＡ）が印加されてしまう。

本実施の形態に従う電源システム１１０は、上記の問題に対処するための構成を備える。具体的には、ＥＣＵ１９０は、双方向電力変換装置１７０の起動時に第１プリチャージ処理を開始する。このような構成とすることにより、双方向電力変換装置１７０の起動時にキャパシタ１４６のプリチャージと双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２への電圧印加とが同時に実行される。双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２に印加される電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１からキャパシタ１４６へのプリチャージ用電力の電圧と比べて十分に小さい。よって、上記のように第１プリチャージ処理が開始されると、双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２への電圧がキャパシタ１４６のプリチャージ用電力の電圧に実質的に隠れる。これにより、双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２への電圧印加による電気機器類１０７への影響を緩和することができる。

この実施の形態では、ＥＣＵ１９０は、外部充電前に双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の双方を起動する。そして、ＥＣＵ１９０は、双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の双方の起動時には、第２プリチャージ処理に先立って第１プリチャージ処理を開始する。仮に、第１プリチャージ処理に先立って第２プリチャージ処理が開始されると、比較例の場合のように第１プリチャージ処理の前にブートストラップ回路１７２５，１７３０から電力線対ＰＬ２へ電圧が印加されて、インバータ１２５等の電気機器に意図しない電圧が印加される可能性がある。これに対して、実施の形態では、第１プリチャージ処理は、第２プリチャージ処理に先立って実行され、かつ、双方向電力変換装置１７０の起動時に実行される。その結果、電気機器への意図しない電圧印加を回避することができる。

図５は、双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の起動時にＥＣＵ１９０により実行される処理を説明するためのタイミングチャートである。図５を参照して、横軸および縦軸は、比較例（図４）におけるものと同じである。時刻ｔ１０，ｔ１１は、それぞれ、比較例の時刻ｔ０，ｔ１と同じである。

時刻ｔ１１において、ＥＣＵ１９０は、双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０の双方を起動するとともに第１プリチャージ処理を開始する。これにより、双方向電力変換装置１７０の起動時にキャパシタ１４６のプリチャージと双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２への電圧印加とが同時に実行される。その結果、双方向電力変換装置１７０から電力線対ＰＬ２への電圧がキャパシタ１４６のプリチャージ用電力の電圧に実質的に隠れる。したがって、電力線対ＰＬ２における意図しない電圧の発生を回避することができる。

時刻ｔ１２が到来するまで（電圧ＶＬ１が電圧ＶＢに達するまで）、ＥＣＵ１９０は、第１プリチャージ処理を実行する。時刻ｔ１３において、ＥＣＵ１９０は、ＳＭＲ１３０をオンする。

時刻ｔ１４において、ＥＣＵ１９０は、第２プリチャージ処理を開始する。その後、時刻ｔ１５が到来するまで（電圧ＶＬ２が電圧ＶＢに達するまで）、ＥＣＵ１９０は、第２プリチャージ処理を実行する。そして、時刻ｔ１６において、ＥＣＵ１９０は、充電リレー１８５をオンする。その後、外部充電が開始する。

図６は、外部充電に関連してＥＣＵ１９０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コネクタ２０５がインレット１９２に挿入されると開始される。以下の説明において、図５を適宜参照する。

図６を参照して、ＥＣＵ１９０は、時刻ｔ１１において、双方向電力変換装置１７０および充電装置１８０を起動するとともに（ステップＳ１０５）、第１プリチャージ処理を開始する（ステップＳ１１０）。

次いで、ＥＣＵ１９０は、キャパシタ１４６のプリチャージが完了したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。具体的には、ＥＣＵ１９０は、電圧ＶＬ１が電圧ＶＢに達したか否かに従って、この判定処理を実行する。プリチャージが未だ完了していない場合（ステップＳ１１５においてＮＯ）、ＥＣＵ１９０は、このプリチャージが完了するまで上記の判定処理を実行する。他方、プリチャージが完了した場合（ステップＳ１１５においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１９０は、時刻ｔ１３においてＳＭＲ１３０をオンする（ステップＳ１２０）。

次いで、ＥＣＵ１９０は、時刻ｔ１４において第２プリチャージ処理を開始する（ステップＳ１２５）。

次いで、ＥＣＵ１９０は、キャパシタ１４８のプリチャージが完了したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、ＥＣＵ１９０は、電圧ＶＬ２が電圧ＶＢに達したか否かに従って、この判定処理を実行する。プリチャージが未だ完了していない場合（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１９０は、このプリチャージが完了するまで上記の判定処理を実行する。他方、プリチャージが完了した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１９０は、時刻ｔ１６において充電リレー１８５をオンする（ステップＳ１３５）。その後、ＥＣＵ１９０は、外部充電を開始する（ステップＳ１４０）。

以上のように、この実施の形態によれば、ＳＭＲ１３０がオンされる前の双方向電力変換装置１７０の起動時に電源ＰＳからブートストラップ回路１７２５，１７３０を通じてインバータ１２５等の電気機器に意図しない電圧が印加される事態を回避することができる。

［変形例］
第１プリチャージ処理は、ＳＭＲ１３０のリレーＲＬ１を閉状態に制御した後、リレーＲＬ２を閉状態に制御する前にリレーＲＬ３を閉状態に制御する処理であってもよい。すなわち、第１プリチャージ処理は、第２プリチャージ処理と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ１２１を用いることなく実行されてもよい。

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て請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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。

１００車両、１０５蓄電装置、１０７電気機器類、１１０電源システム、１４６，１４８，Ｃ１１，Ｃ１２キャパシタ、１７０双方向電力変換装置、１８０充電装置、１８５充電リレー、１７２５，１７３０ブートストラップ回路、ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３，ＣＲ４駆動回路、ＰＬ０，ＰＬ１Ａ，ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ３Ａ，ＰＬ３Ｃ，ＰＬ３Ｂ，ＰＬ４電力線対、ＰＳ電源。

Claims

電気機器に接続される電源システムであって、
蓄電装置と、
前記蓄電装置に接続される第１電力線対と前記電気機器に接続される第２電力線対との間に設けられる第１リレーと、
第３電力線対を通じて前記第２電力線対に接続され、前記第２電力線対と車両外部の電力設備との間で双方向に電力変換可能に構成された双方向電力変換装置と、
前記第２電力線対間に設けられる第１キャパシタと、
前記第１リレーをオンする前に前記第１キャパシタを充電する第１プリチャージ処理を実行するように構成された制御装置とを備え、
前記双方向電力変換装置は、前記第３電力線対に接続されるスイッチング素子を含んで構成され、
前記制御装置は、前記双方向電力変換装置の起動時に前記第１プリチャージ処理を開始する、電源システム。
前記双方向電力変換装置は、
前記スイッチング素子と、
前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に作動電力を供給するブートストラップ回路とを含む、請求項１に記載の電源システム。
前記第１電力線対に接続され、前記電力設備から供給される電力を変換して前記蓄電装置を充電するように構成された充電装置と、
前記第１電力線対と前記充電装置に接続される第４電力線対との間に設けられる第２リレーと、
前記第４電力線対間に設けられる第２キャパシタとをさらに備え、
前記制御装置は、
前記第２リレーをオンする前に前記第２キャパシタを充電する第２プリチャージ処理をさらに実行するように構成され、
前記双方向電力変換装置及び前記充電装置の双方の起動時に、前記第２プリチャージ処理に先立って前記第１プリチャージ処理を開始する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。