JP4086807B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を走行させるのに使用する車両用の電源装置に関し、とくに、イグニッションスイッチをオンにするときに、モーターを駆動するインバータである負荷に並列に接続しているコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路を有する電源装置に関する。

ハイブリッドカーや燃料電池車等は、バッテリの出力をインバータで制御してモーターに供給する。すなわち、インバータがバッテリの負荷となる。このインバータは、バッテリ側に大容量のコンデンサーを接続している。コンデンサーはバッテリと並列に接続されて、モーターに瞬間的な大電流を供給する。コンデンサーがモーターに供給できる瞬間電力は、コンデンサーの静電容量に比例する。したがって、このコンデンサーは、静電容量を４０００〜６０００μＦと極めて大容量としている。

ところで、車両用の電源装置は、走行用バッテリの出力側にコンタクタを設けている。走行用バッテリは、このコンタクタを介して、並列にコンデンサーを接続している負荷のインバータに接続される。このコンタクタは、イグニッションスイッチをオンにするときにオンに切り換えられて、走行用バッテリを負荷のインバータに接続する。この回路構成の電源装置は、コンデンサーをプリチャージした後に、コンタクタをオンに切り換える必要がある。コンデンサーをプリチャージしないでコンタクタをオンに切り換えると、コンタクタの接点がコンデンサーを充電する過大な電流で溶着するからである。

イグニッションスイッチをオンに切り換えるときに、コンタクタが溶着するのを防止するために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１参照）。
特開２００１−６５４３７号公報

以上の公報に記載される電源装置は、プリチャージ回路でコンデンサーをプリチャージした後に、コンタクタをオンに切り換える。このため、コンタクタの接点を大きなコンデンサーの充電電流で溶着することがない。プリチャージ回路は、コンデンサーの充電電流を制限するプリチャージ抵抗を備えている。プリチャージ抵抗の電気抵抗を１０Ω、走行用バッテリの出力電圧を４００Ｖとする電源装置は、プリチャージスイッチをオンに切り換えた瞬間に、コンデンサーの充電電流が４０Ａ流れる。この電流が流れる状態における、プリチャージ抵抗の消費電力は、１６０００Ｗと極めて大きい。ただ、コンデンサーの充電電流はコンデンサーが充電されるにしたがって減少し、またコンデンサーが短時間で充電されるので、プリチャージ抵抗の平均的な消費電力はピーク電力に比較して小さくなる。ただ、ピーク電力が極めて大きいので、プリチャージ抵抗には、相当に大きな許容電力の抵抗器、たとえば数Ｗから数十Ｗの抵抗器を使用している。このような数Ｗから数十Ｗのプリチャージ抵抗は、コンデンサーをプリチャージするときの充電電流で相当に加熱される。ただ、コンデンサーをプリチャージした後は電流が遮断されるので、このときに冷却される。

しかしながら、エンジンがかからず、何回も繰り返しイグニッションスイッチがオンに切り換えられると、プリチャージ抵抗は十分に冷却されない状態で何回もプリチャージ電流で再加熱される。プリチャージ抵抗は、プリチャージ電流で加熱された後、冷却する状態で使用できるＷ数のものを使用しているので、何回も繰り返し再加熱されると非常に高温になる。プリチャージ抵抗が高温に加熱されると、発熱でプリチャージ抵抗が故障し、またプリチャージ抵抗の近傍を加熱して、溶融したり変形される弊害が発生する。

本発明は、従来の車両用の電源装置が有するこのような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、イグニッションスイッチを繰り返しオンにしても、プリチャージ抵抗が異常な温度に加熱されるのを防止できる車両用の電源装置を提供することにある。

本発明の車両用の電源装置は、車両を走行させるモーター１１を駆動するための走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１と走行用バッテリ１の直流を交流に変換してモーター１１へ電力を供給するインバータ１２との間に接続されてオンオフするコンタクタ２と、イグニッションスイッチ８から入力されるオン信号で、コンタクタ２のオンに先だってインバータ１２と並列接続したコンデンサー１３をプリチャージするためにコンタクタ２に並列接続されたプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２とを制御する制御回路４とを備える。プリチャージ回路３は、プリチャージ電流を制限するプリチャージ抵抗６と、このプリチャージ抵抗６に直列に接続している半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチ７とを備えている。制御回路４は、イグニッションスイッチ８のオン信号をカウントするカウンタと第１設定時間を記憶している第１タイマを備えている。制御回路４は、コンデンサー１３をプリチャージする最初には、プリチャージスイッチ７をオンオフに切り換えるデューティを小さくしてプリチャージ電流を小さく制限し、コンデンサー１３がプリチャージされて電流が減少するようになると、プリチャージスイッチ７のデューティを大きくしてプリチャージ電流を増加させ、更に、カウンタがカウントするオン信号のカウント数が、第１タイマに記憶される第１設定時間以内に設定回数になると、プリチャージスイッチ７をオフに保持する。

本発明の電源装置は、制御回路４に第２設定時間を記憶する第２タイマを備えて、プリチャージスイッチ７がオフに保持されるオフ時間が、第２設定時間以上になると、イグニッションスイッチ８のオン信号で制御回路４がプリチャージスイッチ７をオンに切り換えることができる。

本発明の電源装置は、制御回路４がプリチャージ抵抗６の温度を検出する温度センサを備えて、プリチャージ抵抗６の温度が設定温度よりも低くなると、イグニッションスイッチ８のオン信号で制御回路４がプリチャージスイッチ７をオンに切り換えることができる。

本発明の車両用の電源装置は、イグニッションスイッチを繰り返しオンにしても、プリチャージ抵抗が異常な温度に加熱されるのを確実に防止できる特長がある。それは、本発明の電源装置が、プリチャージ回路とコンタクタを制御する制御回路に、イグニッションスイッチのオン信号をカウントするカウンタと第１設定時間を記憶している第１タイマを備えており、制御回路は、コンデンサーをプリチャージする最初には、半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチをオンオフに切り換えるデューティを小さくしてプリチャージ電流を小さく制限し、コンデンサーがプリチャージされて電流が減少するようになると、プリチャージスイッチのデューティを大きくしてプリチャージ電流を増加させ、更に、カウンタがカウントするオン信号のカウント数が、第１タイマに記憶される第１設定時間以内に設定回数になると、プリチャージスイッチをオフに保持するようにしているからである。この電源装置は、イグニッションスイッチからオン信号が繰り返し入力される状態で、カウンタのカウント回数が、第１設定時間以内に設定回数になると、その後、イグニッションスイッチからオン信号が入力されても、制御回路がプリチャージスイッチをオフに保持してコンデンサーをプリチャージしない。したがって、イグニッションスイッチが繰り返しオンに切り換えられても、プリチャージ抵抗が異常な温度に加熱されるのを確実に防止できる。

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、本発明は車両用の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、燃料電池車、電気自動車等の車両に搭載されて、負荷１０として接続されるモーター１１を駆動して車両を走行させる。走行用バッテリ１の負荷１０となるモーター１１は、インバータ１２を介して走行用バッテリ１に接続される。インバータ１２は、走行用バッテリ１の直流を３相の交流に変換して、モーター１１への供給電力をコントロールする。

この図の電源装置は、走行用バッテリ１と、この走行用バッテリ１の出力側に接続されて、負荷１０への電力供給をオンオフに切り換えるコンタクタ２と、このコンタクタ２をオンに切り換える前に、負荷１０のコンデンサー１３をプリチャージするプリチャージ回路３と、このプリチャージ回路３とコンタクタ２をオンオフに制御する制御回路４とを備える。

負荷１０は、インバータ１２の出力側にモーター１１を接続している。負荷１０であるインバータ１２は、並列に大容量のコンデンサー１３を並列に接続している。このコンデンサー１３は、コンタクタ２をオンに切り換える状態で、走行用バッテリ１と両方から負荷１０のインバータ１２に電力を供給する。とくに、コンデンサー１３からは、負荷１０のインバータ１２に瞬間的に大電力を供給する。走行用バッテリ１に並列にコンデンサー１３を接続することで、負荷１０に供給できる瞬間電力を大きくできる。コンデンサー１３から負荷１０のインバータ１２に供給できる瞬間最大電力は、静電容量に比例するので、このコンデンサー１３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１３が、出力電圧の高い走行用バッテリ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１３のインピーダンスが極めて小さいからである。

走行用バッテリ１は、インバータ１２を介して車両を走行させるモーター１１を駆動する。モーター１１に大電力を供給できるように、走行用バッテリ１は多数の二次電池５を直列に接続して出力電圧を高くしている。二次電池５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。走行用バッテリ１は、モーター１１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、走行用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、走行用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５の個数を少なくして、走行用バッテリ１の出力電圧を低くできる。したがって、走行用バッテリ１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、イグニッションスイッチ８から入力されるオン信号で、コンタクタ２をオンに切り換えるに先だって、負荷１０のコンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージ回路３は、コンデンサー１３の充電電流を制限しながらコンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージ回路３は、プリチャージ抵抗６にプリチャージスイッチ７を直列に接続している。プリチャージ抵抗６は、負荷１０のコンデンサー１３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は、１０Ω、３０Ｗのセメント抵抗である。このプリチャージ抵抗６は、出力電圧４００Ｖの走行用バッテリ１がコンデンサー１３を充電するピークの充電電流を４０Ａに制限する。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の電気抵抗を大きくすると、コンデンサー１３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。また、プリチャージ抵抗６がコンデンサー１３をプリチャージするときのピーク消費電力は、走行用バッテリ１の電圧の自乗に比例して、プリチャージ抵抗６の電気抵抗に反比例する。したがって、プリチャージ抵抗６の電気抵抗を小さくすると電流が増加してピークの消費電力が大きくなる。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消費電力を考慮して、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１３をプリチャージする電流のジュール熱で加熱される。プリチャージ抵抗６が加熱される温度は、その許容電力であるＷ数を大きくすると低く、Ｗ数を小さくすると高温になる。Ｗ数の大きいプリチャージ抵抗は、大型でコストも高くなる。とくに、この種の用途に使用されるプリチャージ抵抗６は、数十Ｗと大型であるから、さらにＷ数を大きくすることは、配置するスペースを大きくすることから非常に難しい。ただ、プリチャージ抵抗６のＷ数を小さくすると、高温に加熱されて周囲の部材に熱障害を与える。したがって、プリチャージ抵抗６のＷ数は、電気抵抗とイグニッションスイッチ８を連続してオンに切り換える頻度等を考慮して、２０〜５０Ｗのものを使用する。

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。図の電源装置は、プラス側とマイナス側の両方にコンタクタ２を設けて、プラス側のコンタクタ２Ａの接続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、マイナス側のコンタクタ２Ｂをオンとし、プラス側のコンタクタ２Ａをオフとする状態で、プリチャージ回路３でコンデンサー１３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１３がプリチャージされると、プラス側のコンタクタ２Ａをオフからオンに切り換えて、プリチャージ回路３のプリチャージスイッチ７をオフに切り換える。

プリチャージ回路３は、プリチャージスイッチ７をオンにして、コンデンサー１３をプリチャージする。プリチャージスイッチ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、プリチャージスイッチは、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。半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチは、接点のように劣化がないので寿命を長くできる。また非常に短時間で高速にオンオフできるので、コンデンサーをオンオフに切り換えながらプリチャージすることができる。この場合、オンオフに切り換えるデューティでプリチャージ電流をコントロールすることができる。すなわち、オフ時間に対するオン時間を短くしてプリチャージ電流を小さくし、反対にオフ時間に対するオン時間を長くしてプリチャージ電流を大きくできる。このようにデューティを変更してプリチャージ電流をコントロールする半導体スイッチング素子は、デューティを変更しながらコンデンサーをプリチャージすることもできる。たとえば、コンデンサーをプリチャージする最初には、デューティを小さくしてプリチャージ電流を小さく制限し、コンデンサーがプリチャージされて電流が減少するようになると、デューティを大きくして電流を増加させることができる。この方式は、プリチャージ電流の変化を少なくしてコンデンサーをプリチャージできる。半導体スイッチング素子は、制御回路でもって所定のデューティでオンオフすることができる。

また、半導体スイッチング素子は、短時間の間にイグニッションスイッチを繰り返しオンにして、プリチャージ抵抗の温度が高くなるときには、デューティを小さくしてプリチャージ電流を制限し、プリチャージ抵抗の温度が低いときには、デューティを大きくしてプリチャージ電流を大きくしてコンデンサーを速やかにプリチャージすることもできる。この方式は、プリチャージ抵抗の温度上昇を半導体スイッチング素子のデューティで制御できる。プリチャージ抵抗の温度上昇は、所定の時間内にイグニッションスイッチがオンに切り換えられる回数で間接的に検出し、あるいはプリチャージ抵抗の温度を温度センサーで測定して検出することができる。

制御回路４は、プリチャージ抵抗６の温度が所定の温度よりも高くならないように、プリチャージスイッチ７を制御する。

制御回路４は、イグニッションスイッチ８のオン信号を検出して、プリチャージ抵抗６の温度が異常に高くなるのを防止する。制御回路４は、イグニッションスイッチ８に接続されて、イグニッションスイッチ８からオン信号が入力される。図２の制御回路４は、直接に接続される専用回線の第１回路２１と、ソレノイド２３を介して接続されるサブ回線の第２回路２２の両方で、イグニッションスイッチ８に接続している。第２回路２２は、車のエアコン２４の風路をコントロールするためのソレノイド２３を介して、イグニッションスイッチ８を制御回路４に接続している。図の制御回路４は、ソレノイド２３の通電をオンオフに制御して、ソレノイド２３でエアコン２４をコントロールするためのスイッチ２５も内蔵している。第２回路２２は、エアコン２４をコントロールするために設けた回路であって、イグニッションスイッチ８のオン信号を制御回路４に入力するために専用に設けた回路ではない。第２回路２２は、ソレノイド２３を介して制御回路４をイグニッションスイッチ８に接続する。ソレノイド２３の電気抵抗は小さいので、制御回路４はソレノイド２３を介してオン信号を検出できる。このように、第１回路２１と第２回路２２の両方で、制御回路４をイグニッションスイッチ８に接続すると、専用回線である第１回路２１からオン信号が入力されない状態となっても、第２回路２２からオン信号が入力されて、制御回路４は正常に動作する。第１回路２１は、たとえばコネクターの接触不良や、リード線の断線等が原因で、正常にオン信号を入力できないことがある。

制御回路４は、イグニッションスイッチ８のオン信号をカウントするカウンタ（図示せず）と第１設定時間を記憶している第１タイマ（図示せず）を備えている。この制御回路４は、カウンタがカウントするオン信号のカウント数が、第１タイマに記憶される第１設定時間以内に設定回数になると、プリチャージスイッチ７をオフに保持して、プリチャージを中断する。

エンジンのスタートに際して、車の運転者がキーを差し込み回して、イグニッションスイッチ８をオンとするが、エンジンがかからないなら、イグニッションスイッチ８をオフとし、その後繰り返して、上記のオンとする操作を繰り返すことになる。
図３に示すように、イグニッションスイッチ８から繰り返しオン信号が入力されると、制御回路４はオン信号の回数をカウンタでカウントする。カウンタのカウント回数が、第１設定時間以内に設定回数になると、その後、イグニッションスイッチ８からオン信号が入力されても、制御回路４はコンデンサー１３をプリチャージしない。すなわち、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えることなくオフに保持する。従来の電源装置は、イグニッションスイッチ８から繰り返しオン信号が入力されると、プリチャージ回路３はオン信号が入力される毎にコンデンサー１３をプリチャージする。一方、イグニッションスイッチ８がオフとなると、制御回路４等の指示により、途中まで充電されたコンデンサー１３は、漏電、感電の事故防止等のために、図示しない放電回路を利用して、ほぼ完全に放電される。このような放電は、イグニッションスイッチ８のオフ信号が、制御回路４に入力された後、約４００〜１０００ｍ秒で完了されることになる。したがって、プリチャージ抵抗６は、イグニッションスイッチ８からオン信号が入力される毎に、プリチャージ電流が流れて加熱される。プリチャージ抵抗６は、連続して多くの回数プリチャージ電流を流すことができるＷ数のものは使用されず、コンデンサー１３をプリチャージした後、冷却して使用できるＷ数のものを使用している。したがって、プリチャージ抵抗６は、繰り返しコンデンサー１３をプリチャージすると、十分に冷却されることなくプリチャージ電流が流れるので、図４に示すように温度が次第に上昇する。

図３は、第１タイマに記憶される第１設定時間を２分とする。この第１設定時間以内に、イグニッションスイッチ８が５０回のオン信号を出力すると、このオン信号がカウンタにカウントされる。カウンタのカウント数が５０になると、制御回路４は、その後にイグニッションスイッチ８からオン信号が入力されても、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えることなくオフに保持してプリチャージを中断する。図３は第１設定時間を２分としているが、第１設定時間は３０秒〜５分とすることもできる。また、プリチャージスイッチ７をオフに保持して、プリチャージを中断するカウンタのカウント数は、第１設定時間により変化させるが、第１設定時間を考慮して５〜１００とすることができる。

制御回路４は、第１設定時間以内にカウンタのカウント数が設定回数になると、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えないでオフに保持するので、たとえば、第１設定時間の半分の時間にカウンタのカウント数が設定回数になると、カウント数が設定回数になったときから、プリチャージスイッチ７をオフに保持してプリチャージを中断する。したがって、カウンタは、イグニッションスイッチ８のオン信号が入力される毎にカウンタのカウントを開始させ、カウンタがタイムアップするまでに、カウント値が設定回数になると、プリチャージを中断する。プリチャージが中断されると、コンデンサー１３がプリチャージされなくなるので、コンタクタ２もオンに切り換えられなくなる。したがって、車両が走行できなくなるので、たとえばモニタに「温度異常により走行できません」等の走行できない旨の表示をする。

プリチャージが中断されると、図４に示すようにプリチャージ抵抗６の温度は次第に低下する。プリチャージ抵抗６の温度が設定温度よりも低くなると、制御回路４はイグニッションスイッチ８からのオン信号でプリチャージを再開する。プリチャージ抵抗６の温度は、プリチャージを中断すると次第に低下する。したがって、制御回路４は、プリチャージの中断時間で、プリチャージを再開できる。このことを実現する制御回路４は、第２設定時間を記憶する第２タイマ（図示せず）を備えている。第２設定時間は、プリチャージを中断してプリチャージ抵抗６を冷却する時間である。この電源装置は、プリチャージが中断されるようになると、第２タイマがカウントを開始する。プリチャージの中断時間が第２設定時間経過して、プリチャージ抵抗６が冷却されると、第２タイマーがタイムアップする。したがって、第２タイマーがタイムアップして、プリチャージスイッチ７がオフに保持されるオフ時間が、第２設定時間以上になると、制御回路４はイグニッションスイッチ８のオン信号でプリチャージスイッチ７をオンに切り換える。

また、制御回路は、プリチャージ抵抗の温度を検出して、プリチャージを再開することもできる。この制御回路は、プリチャージ抵抗の温度を検出する温度センサを備えている。プリチャージが中断されて、プリチャージ抵抗の温度が設定温度よりも低くなると、このことが温度センサに検出される。したがって、この制御回路は、プリチャージ抵抗の温度が設定温度よりも低くなることを温度センサが検出すると、イグニッションスイッチのオン信号でプリチャージスイッチをオンに切り換えてプリチャージを再開する。

制御回路４は、プリチャージ回路３でコンデンサー１３をプリチャージした後、プリチャージ回路３と並列に制御しているプラス側のコンタクタ２Ａをオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷１０に電力を供給できる状態、すなわち走行用バッテリ１でモーター１１を駆動して車両を走行できる状態とする。

コンタクタ２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の接点２ａ（図においてプラス側の接点）をオフに保持して、第２の接点２ｂ（図においてマイナス側の接点）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１３をプリチャージする。コンデンサー１３がプリチャージされた後、第１の接点２ａをオフからオンに切り換えて、走行用バッテリ１を負荷１０に接続する。その後、プリチャージ回路３のプリチャージスイッチ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、両方の接続を同時にオフにする。

以上の電源装置は、図５のフローチャートで、コンデンサー１３をプリチャージした後、コンタクタ２をオンに切り換えて、走行用バッテリ１から負荷１０に電力を供給できる状態とする。

［ｎ＝１のステップ］
イグニッションスイッチ８から制御回路４にオン信号が入力されたかどうかを判定する。イグニッションスイッチ８のオン信号が入力されるまで、このステップをループする。
［ｎ＝２のステップ］
イグニッションスイッチ８から制御回路４にオン信号が入力されると、制御回路４は一方のコンタクタ（図１でマイナス側のコンタクタ２Ｂ）をオン、他方のコンタクタ（図１でプラス側のコンタクタ２Ａ）をオフに保持して、オフのコンタクタ２と並列に接続しているプリチャージ回路３でコンデンサー１３をプリチャージする。制御回路４は、プリチャージスイッチ７をオンに切り換えてプリチャージを開始する。この状態になると、走行用バッテリ１はプリチャージ抵抗６を介してコンデンサー１３に接続される。プリチャージ抵抗６は、プリチャージ電流を制限しながら、走行用バッテリ１でコンデンサー１３のプリチャージを開始する。
［ｎ＝３のステップ］
プリチャージスイッチ７がオンに切り換えられてプリチャージが開始されると、第１タイマーがカウントを開始する。第１タイマーはイグニッションスイッチ８のオン信号で、あるいは制御回路４がプリチャージスイッチ７をオンに切り換える信号でカウントを開始する。
さらに、オン信号の回数をカウントするために、カウンタがオン信号をカウントする。カウンタはオン信号をカウントするが、オン信号でオンに切り換えられるプリチャージスイッチ７の状態を検出して、これをオン信号としてカウントすることもできる。すなわち、本発明の電源装置は、イグニッションスイッチ８のオン信号をカウンタでカウントするが、カウンタは必ずしもオン信号を直接にカウントすることなく、オン信号をトリガーとして発生する状態をカウントして、オン信号を間接的にカウントすることもできる。したがって、本明細書において、カウンタがオン信号をカウントするとは、直接にオン信号をカウントすることなく、間接的にオン信号をカウントする構造を含むものとする。
［ｎ＝４のステップ］
オン信号のカウント数が、第１タイマーの設定時間以内で設定回数になったかどうかを判定する。イグニッションスイッチ８のオフとオンが繰り返されて、制御回路４のカウンタがカウントするオン信号のカウント数が、第１タイマーの設定時間以内で設定回数になると、ｎ＝５のステップに進み、プリチャージを中断する。オン信号のカウント数が、第１タイマーの設定時間以内で設定回数に達していないときは、ｎ＝７のステップに進み、プリチャージを継続する。
第１タイマーは、オン信号が入力される毎にカウントを開始するので、制御回路４は複数の第１タイマーを備えている。各々の第１タイマーは全てのオン信号をスタート信号としてカウントを開始し、カウントを開始した後は、各々の第１タイマーがタイムアップするまでに、カウンタのカウント数が設定回数になるとプリチャージを中断する。各々の第１タイマーがカウントを開始すると、カウンタはこれを最初の１回としてカウントするので、制御回路４は複数のカウンタを備えている。
［ｎ＝５のステップ］
プリチャージスイッチ７をオンに切り換えることなく、オフに保持してプリチャージを中断する。
［ｎ＝６のステップ］
プリチャージを中断した後、プリチャージ抵抗６の温度が低下するまで、ｎ＝５のステップをループして、プリチャージスイッチ７をオフに保持する。プリチャージ抵抗６の温度が低下すると、ｎ＝１のステップにジャンプする。その後、イグニッションスイッチ８からオン信号が入力されると、プリチャージを再開する。
プリチャージ抵抗６の温度が低下したことは、プリチャージの中断時間で検出し、あるいはプリチャージ抵抗６の温度を温度センサーで検出して検出する。
［ｎ＝７のステップ］
このステップでは、コンデンサー１３のプリチャージが完了したかどうかを判定する。プリチャージの完了は、プリチャージ電流が設定電流まで減少したことで検出し、あるいはプリチャージスイッチ７をオンにする時間で検出する。プリチャージが完了するまで、このステップをループする。
［ｎ＝８のステップ］
プリチャージが完了されると、プラス側のコンタクタ２Ａをオンに切り換えた後、プリチャージスイッチ７をオフに切り換える。その後、ｎ＝１のステップにジャンプする。

本発明の一実施例にかかる車両用の電源装置の概略構成図である。 制御回路の一例を示す概略構成図である。 制御回路が第１設定時間内にオン信号をカウントする状態を示す図である。 プリチャージ抵抗の温度変化を示すグラフである。 本発明の一実施例の電源装置が、コンデンサーをプリチャージする工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１…走行用バッテリ
２…コンタクタ ２Ａ…プラス側のコンタクタ ２ａ…第１の接点
２Ｂ…マイナス側のコンタクタ ２ｂ…第２の接点
３…プリチャージ回路
４…制御回路
５…二次電池
６…プリチャージ抵抗
７…プリチャージスイッチ
８…イグニッションスイッチ
１０…負荷
１１…モーター
１２…インバータ
１３…コンデンサー
２１…第１回線
２２…第２回線
２３…ソレノイド
２４…エアコン
２５…スイッチ

Claims (3)

1. 車両を走行させるモーター(11)を駆動するための走行用バッテリ(1)と、この走行用バッテリ(1)と走行用バッテリ(1)の直流を交流に変換してモーター(11)へ電力を供給するインバータ(12)との間に接続されてオンオフするコンタクタ(2)と、イグニッションスイッチ(8)から入力されるオン信号で、コンタクタ(2)のオンに先だってインバータ(12)と並列接続したコンデンサー(13)をプリチャージするためにコンタクタ(2)に並列接続されたプリチャージ回路(3)と、このプリチャージ回路(3)とコンタクタ(2)とを制御する制御回路(4)とを備える電源装置であって、
   プリチャージ回路(3)は、プリチャージ電流を制限するプリチャージ抵抗(6)と、このプリチャージ抵抗(6)に直列に接続している半導体スイッチング素子のプリチャージスイッチ(7)とを備えており、制御回路(4)は、イグニッションスイッチ(8)のオン信号をカウントするカウンタと第１設定時間を記憶している第１タイマを備えており、
   制御回路(4)は、コンデンサー(13)をプリチャージする最初には、プリチャージスイッチ(7)をオンオフに切り換えるデューティを小さくしてプリチャージ電流を小さく制限し、コンデンサー(13)がプリチャージされて電流が減少するようになると、プリチャージスイッチ(7)のデューティを大きくしてプリチャージ電流を増加させ、更に、カウンタがカウントするオン信号のカウント数が、第１タイマに記憶される第１設定時間以内に設定回数になると、プリチャージスイッチ(7)をオフに保持するようにしてなる車両用の電源装置。
2. 制御回路(4)が第２設定時間を記憶する第２タイマを備えており、プリチャージスイッチ(7)がオフに保持されるオフ時間が、第２設定時間以上になると、制御回路(4)はイグニッションスイッチ(8)のオン信号でプリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える請求項１に記載される車両用の電源装置。
3. 制御回路(4)がプリチャージ抵抗(6)の温度を検出する温度センサを備えており、プリチャージ抵抗(6)の温度が設定温度よりも低くなると、制御回路(4)はイグニッションスイッチ(8)のオン信号でプリチャージスイッチ(7)をオンに切り換える請求項１に記載される車両用の電源装置。

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