WO2024116752A1 - 車載用電源装置 - Google Patents

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WO2024116752A1
WO2024116752A1 PCT/JP2023/040159 JP2023040159W WO2024116752A1 WO 2024116752 A1 WO2024116752 A1 WO 2024116752A1 JP 2023040159 W JP2023040159 W JP 2023040159W WO 2024116752 A1 WO2024116752 A1 WO 2024116752A1
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relay
relays
power supply
circuit
battery
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昂大 岡本
洋樹 下田
泰次 柳田
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • This disclosure relates to an in-vehicle power supply device.
  • Patent Document 1 closes a relay that electrically connects the load device and the battery after preliminary charging by a precharge circuit. This configuration reduces the inrush current that flows through the relay when the relay is closed.
  • the relay will continue to deteriorate as it is repeatedly turned on and off. As the deterioration of the relay progresses, it will eventually become unusable and the equipment including the relay will need to be replaced.
  • the purpose of this disclosure is to provide technology that makes it easier to extend the life of devices that include relays.
  • the in-vehicle power supply device of the present disclosure is An on-board power supply device for use in an on-board power supply system including a battery, a power path to which power based on the battery is supplied, and a capacitor electrically connected to the power path, a first circuit that performs a precharge operation to precharge the capacitor; a second circuit provided in the power path on the battery side relative to the capacitor; The second circuit is configured with a plurality of relays connected in parallel.
  • the technology disclosed herein makes it easier to extend the life of devices that include relays.
  • FIG. 1 is a circuit diagram that shows a schematic diagram of an on-board power supply system including an on-board power supply device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the in-vehicle power supply device when the first control is executed.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the in-vehicle power supply device when the second control is executed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the in-vehicle power supply device when the third control is executed.
  • FIG. 5 is a circuit diagram that shows a schematic diagram of an on-board power supply system including an on-board power supply device according to the fourth embodiment.
  • An in-vehicle power supply device for use in an in-vehicle power supply system including a battery, a power path through which power based on the battery is supplied, and a capacitor electrically connected to the power path, a first circuit that performs a precharge operation to precharge the capacitor; a second circuit provided in the power path on the battery side relative to the capacitor; The second circuit is configured by connecting a plurality of relays in parallel.
  • the above-mentioned vehicle power supply device can suppress inrush current flowing through the relays by precharging the capacitor using the first circuit and then switching the relays to the on state. Moreover, the above-mentioned vehicle power supply device can selectively use one of the multiple relays. Also, the above-mentioned vehicle power supply device can suppress inrush current flowing through each relay by switching multiple relays to the on state simultaneously. Therefore, the above-mentioned vehicle power supply device can easily extend the life of devices including relays.
  • a control unit is provided to control the first circuit and the plurality of relays, The control unit is executing a first control for causing the first circuit to perform the precharge operation when a start condition for starting charging/discharging of the battery is satisfied; When a first switching condition is satisfied during execution of the first control, a second control is executed to stop the precharge operation and switch some of the relays that are switching targets among the plurality of relays to an on state;
  • the in-vehicle power supply device further comprising: a third control for switching at least a part of the relays in an OFF state to an ON state when a second switching condition is satisfied during execution of the second control.
  • the above-mentioned vehicle-mounted power supply device can switch only some of the relays to the on state in the second control, thereby limiting the relays through which the inrush current flows to only some, and can thereby provide electrical continuity between the battery and the capacitor via the relays. Furthermore, the above-mentioned vehicle-mounted power supply device can increase the number of relays in the on state by switching at least some of the relays in the off state to the on state when the battery and the capacitor are in electrical continuity via the relays. As a result, the above-mentioned vehicle-mounted power supply device can reduce the current flowing through each relay.
  • a control unit is provided to control the first circuit and the plurality of relays, The control unit causes the first circuit to perform the precharge operation when a start condition for starting charging/discharging of the battery is satisfied, and stops the precharge operation and switches two or more of the relays to be switched on simultaneously when a switching condition is satisfied during the precharge operation.
  • the above-mentioned vehicle power supply device can suppress the inrush current flowing through each relay by switching two or more relays to the on state at the same time.
  • the above-mentioned automotive power supply device selects the relay to be switched in a specific order, so each relay is likely to deteriorate evenly.
  • the above-mentioned automotive power supply device can reflect the results of the comparison of the deterioration levels when selecting the relay to be switched.
  • the above-mentioned vehicle power supply device tends to deteriorate each relay evenly, so it is possible to more reliably achieve a long life for the device including the relay.
  • the above-mentioned vehicle power supply device can use the resistance value of each relay when it is in the on state as the degree of deterioration.
  • FIG. 1 shows an vehicle-mounted power supply system 100 equipped with an on-board power supply device 10.
  • the vehicle-mounted power supply system 100 is used in a vehicle (not shown).
  • the vehicle may be an electric vehicle, an engine vehicle, or a hybrid vehicle.
  • the vehicle-mounted power supply system 100 is equipped with a battery 20, a power path 21, and a capacitor 22.
  • the battery 20 may be a lithium ion battery, a lead battery, or some other type of battery.
  • the power path 21 is an electrical path through which power is supplied from the battery 20.
  • the power path 21 has a positive power line 30 and a negative power line 31.
  • the positive terminal of the battery 20 is electrically connected to the positive power line 30.
  • the negative terminal of the battery 20 is electrically connected to the negative power line 31.
  • the negative power line 31 is electrically connected to the ground.
  • the output voltage of the battery 20 is applied to the power path 21 (more specifically, the positive power line 30).
  • voltage refers to a potential difference based on the ground potential and a potential difference based on the negative power line 31.
  • the capacitor 22 is electrically connected to the power path 21.
  • the capacitor 22 is provided between the positive power line 30 and the negative power line 31.
  • One end of the capacitor 22 is electrically connected to the positive power line 30.
  • the other end of the capacitor 22 is electrically connected to the negative power line 31.
  • Power based on the battery 20 is supplied to the capacitor 22 via the power path 21.
  • the capacitor 22 smoothes the voltage based on the battery 20.
  • the capacitor 22 is configured as part of the drive unit 40 provided in the vehicle power supply system 100.
  • the drive unit 40 includes an inverter 41 and a motor 42.
  • the capacitor 22 is provided closer to the battery 20 than the inverter 41.
  • the capacitor 22 smoothes the voltage based on the battery 20 and supplies it to the inverter 41.
  • the inverter 41 is electrically connected to the power path 21.
  • the inverter 41 generates an AC voltage (e.g., three-phase AC) from a DC voltage based on the voltage supplied from the battery 20, and supplies it to the motor 42.
  • the motor 42 is, for example, a main motor.
  • the motor 42 is a device that rotates based on the power supplied from the battery 20 and provides a rotational force to the wheels of the vehicle.
  • the vehicle power supply device 10 is used in the vehicle power supply system 100.
  • the vehicle power supply device 10 includes a relay circuit 50, a precharge circuit 60, and a second relay 70.
  • the relay circuit 50 corresponds to an example of a "second circuit.”
  • the relay circuit 50 is configured by connecting a plurality of first relays 51 (more specifically, first relays 51A, 51B, 51C) in parallel.
  • the first relays 51 correspond to an example of a "relay.”
  • the first relays 51 are a system main relay.
  • the first relays 51 are mechanical relays.
  • the first relays 51 have contacts.
  • the ends of the first relays 51 on the battery 20 side are shorted to each other.
  • the ends of the first relays 51 on the opposite side to the battery 20 side are shorted to each other.
  • One end of each of the first relays 51 is electrically connected to the positive electrode of the battery 20 and is shorted to the positive electrode of the battery 20.
  • the other end of each of the first relays 51 is electrically connected to one end of the capacitor 22 and is shorted to one end of the capacitor 22.
  • the relay circuit 50 blocks the flow of current from the battery 20 to the capacitor 22 via the relay circuit 50.
  • the relay circuit 50 conducts the positive electrode of the battery 20 to one end of the capacitor 22.
  • the relay circuit 50 allows the flow of current from the battery 20 to the capacitor 22 via the relay circuit 50.
  • the positive power line 30 described above includes a first positive power line 32 provided on the battery 20 side of the relay circuit 50, and a second positive power line 33 provided on the opposite side of the relay circuit 50 from the battery 20 side.
  • the precharge circuit 60 performs a precharge operation to precharge the capacitor 22.
  • the precharge circuit 60 is provided in parallel with the relay circuit 50.
  • One end of the precharge circuit 60 is electrically connected to the first positive power line 32 and is short-circuited to the first positive power line 32.
  • the other end of the precharge circuit 60 is electrically connected to the second positive power line 33 and is short-circuited to the second positive power line 33.
  • the precharge circuit 60 is configured by connecting a precharge relay 61 and a resistor section 62 in series.
  • the precharge relay 61 is a mechanical relay.
  • the precharge relay 61 has contacts.
  • the resistance unit 62 is formed, for example, by a known resistor.
  • the second relay 70 is provided in the power path 21 on the battery 20 side of the capacitor 22.
  • the second relay 70 is provided in the negative power line 31.
  • One end of the second relay 70 is electrically connected to the negative terminal of the battery 20 and is short-circuited to the negative terminal of the battery 20.
  • the other end of the second relay 70 is electrically connected to the other end of the capacitor 22 and is short-circuited to the other end of the capacitor 22.
  • the second relay 70 is a system main relay.
  • the second relay 70 is a mechanical relay.
  • the second relay 70 has contacts.
  • the in-vehicle power supply device 10 includes a control unit 71, a current detection unit 72, an individual current detection unit 73, a first voltage detection unit 74, a second voltage detection unit 75, and a temperature detection unit 76.
  • the control unit 71 includes a control circuit such as an integrated circuit.
  • the control unit 71 includes a processing unit such as a CPU, a storage unit such as a memory, an input/output unit, etc.
  • the current detection unit 72 is configured as, for example, a known current sensor.
  • the current detection unit 72 detects the value of the current flowing through the path (more specifically, the negative power line 31) of the power path 21 excluding the portion where the relay circuit 50 and the precharge circuit 60 are connected in parallel. That is, the current detection unit 72 detects the current flowing through the relay circuit 50 when a current flows only through the relay circuit 50 of the relay circuit 50 and the precharge circuit 60. Also, the current detection unit 72 detects the current flowing through the precharge circuit 60 when a current flows only through the precharge circuit 60 of the relay circuit 50 and the precharge circuit 60. The current detection unit 72 outputs a signal that can identify the detection value.
  • the control unit 71 identifies the value of the current flowing through the power path 21 (more specifically, the negative power line 31) based on the output signal of the current detection unit 72.
  • the control unit 71 identifies the current flowing through the precharge circuit 60 by identifying the detection value when the precharge circuit 60 is performing a precharge operation.
  • the individual current detection units 73 are configured, for example, as known current sensors.
  • the individual current detection units 73 are provided individually for each first relay 51.
  • Each individual current detection unit 73 detects the value of the current flowing through the corresponding first relay 51 when the first relay 51 is in the on state.
  • Each individual current detection unit 73 outputs a signal that can identify the detected value.
  • the control unit 71 identifies the value of the current flowing through each first relay 51 based on the output signal of each individual current detection unit 73.
  • the first voltage detection unit 74 is configured, for example, as a known voltage detection circuit.
  • the first voltage detection unit 74 detects the potential difference between both ends of the relay circuit 50 (more specifically, the first relay 51).
  • the first voltage detection unit 74 outputs a signal that can identify the detected value.
  • the control unit 71 identifies the potential difference between both ends of the first relay 51 based on the output signal of the first voltage detection unit 74.
  • the second voltage detection unit 75 is configured, for example, as a known voltage detection circuit.
  • the second voltage detection unit 75 detects the voltage of the capacitor 22.
  • the second voltage detection unit 75 outputs a signal that can identify the detected value.
  • the control unit 71 identifies the voltage of the capacitor 22 based on the output signal of the second voltage detection unit 75.
  • the temperature detection unit 76 is configured, for example, as a known temperature sensor.
  • the temperature detection unit 76 is provided individually for each first relay 51.
  • Each temperature detection unit 76 detects the temperature of the contact of the corresponding first relay 51.
  • Each temperature detection unit 76 outputs a signal that can identify the detected value.
  • the control unit 71 identifies the temperature of the contact of each first relay 51 based on the output signal of each temperature detection unit 76.
  • the control unit 71 controls the relay circuit 50, the precharge circuit 60, and the second relay 70. In other words, the control unit 71 controls the multiple first relays 51, the precharge relays 61, and the second relays 70.
  • the control unit 71 executes the first control when a start condition for starting charging/discharging of the battery 20 is satisfied.
  • the first control is a control that causes the precharge circuit 60 to perform a precharge operation. More specifically, as shown in FIG. 2, the first control is a control that switches the precharge relays 61 and the second relays 70 to the ON state while maintaining all of the first relays 51 in the OFF state. In a state in which the first control is performed, power based on the battery 20 is supplied to the capacitor 22 via the precharge circuit 60.
  • the current flowing through the power path 21 is suppressed by the resistor unit 62 of the precharge circuit 60. Therefore, the voltage of the capacitor 22 can be increased while suppressing damage to the first relays 51, the precharge relays 61, and the second relays 70. As the voltage of the capacitor 22 increases, the difference between the voltage of the capacitor 22 and the voltage of the battery 20 becomes smaller. As a result, the potential difference across the first relay 51 becomes smaller.
  • the control unit 71 executes the second control when the first switching condition is satisfied during execution of the first control.
  • the second control is a control that stops the precharge operation by the precharge circuit 60 and switches some of the first relays 51 that are the switching targets to the on state among the multiple first relays 51. More specifically, as shown in FIG. 3, the second control is a control that switches the precharge relay 61 to the off state and switches the first relay 51 that is the switching target to the on state while maintaining the second relay 70 in the on state.
  • the positive electrode of the battery 20 is conducted to one end of the capacitor 22 via the relay circuit 50 (more specifically, the first relay 51), and the positive electrode of the battery 20 is short-circuited to one end of the capacitor 22.
  • the voltage of the battery 20 becomes approximately the same as the voltage of the capacitor 22 in a short time, and the potential difference between both ends of the first relay 51 approaches 0V.
  • the first switching condition may be that the potential difference across the first relay 51 is equal to or less than a predetermined value, that the value of the current flowing through the precharge circuit 60 is equal to or less than a predetermined value, that a predetermined time has elapsed since the start of the first control, that the voltage of the capacitor 22 is equal to or greater than a predetermined value, or some other condition.
  • the number of first relays 51 to be switched may be a portion of the first relays 51 that make up the relay circuit 50, and may be one, two or more.
  • the control unit 71 selects the first relay 51 to be switched in a predetermined order. For example, the control unit 71 may select the first relay 51 to be switched in the order of the first relay 51A, the first relay 51B, and the first relay 51C. In this case, for example, the control unit 71 selects the first relay 51A in the current second control, and selects the first relay 51B in the next second control. In this case, the control unit 71 switches the first relay 51 to be switched each time the first switching condition is satisfied. In contrast, the control unit 71 may switch the first relay 51 to be switched each time a predetermined condition is satisfied.
  • the predetermined condition may be, for example, that the first relay 51 to be switched has been switched to the on state a predetermined number of times in succession, that the deterioration level of the first relay 51 to be switched has exceeded a threshold, or that it may be another condition.
  • the deterioration level will be described in detail later.
  • the predetermined order may be changeable.
  • the control unit 71 executes the third control when the second switching condition is met while the second control is being executed.
  • the third control is a control for increasing the number of first relays 51 in the ON state. More specifically, the third control is a control for switching at least some of the first relays 51 in the OFF state to the ON state. For example, as shown in FIG. 4, the control unit 71 switches all the first relays 51 in the OFF state to the ON state in the third control. In other words, the control unit 71 controls all the first relays 51 to the ON state in the third control.
  • a current flows in the power path 21 via the multiple first relays 51 controlled to the ON state.
  • the second switching condition is preferably a condition that is met when the potential difference across the first relay 51 becomes close to 0 V.
  • the second switching condition may be that the potential difference across the first relay 51 becomes equal to or less than a predetermined value, that the value of the current flowing through the precharge circuit 60 becomes equal to or less than a predetermined value, that a predetermined time has elapsed since the start of the first control, that the voltage of the capacitor 22 becomes equal to or greater than a predetermined value, or any other condition.
  • each first relay 51 is determined based on, for example, the potential difference between both ends of the first relay 51 when all the other first relays 51 are in an OFF state and the target first relay 51 is in an ON state (hereinafter also referred to as the "potential difference between both ends of the target first relay 51"), the value of the current flowing through the first relay 51, the resistance value when the first relay 51 is in an ON state, the number of operations of the first relay 51, the temperature of the contacts when the first relay 51 is in an ON state, a combination of a plurality of these, and the like.
  • the deterioration degree of each first relay 51 may be the above-mentioned exemplified value itself, or may be a value obtained by substituting the exemplified value into an arithmetic expression.
  • the temperature of the contacts when the first relay 51 is in an ON state depends not only on the deterioration degree (e.g., resistance value) of the first relay 51 but also on the value of the current flowing through the first relay 51.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 is determined based on the temperature of the contacts when the first relay 51 is in the on state, it is preferable that the degree of deterioration of the first relay 51 is determined based on the temperature of the contacts when the first relay 51 is in the on state and the value of the current flowing through the first relay 51.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 increases as the potential difference between both ends of the target first relay 51 increases.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 increases as the value of the current flowing through the first relay 51 decreases.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 increases as the resistance value of the first relay 51 when it is in the on state increases.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 increases as the number of times the first relay 51 operates increases.
  • the degree of deterioration of the first relay 51 increases as the temperature of the contacts when the first relay 51 is in the on state increases, assuming that the value of the current flowing through the first relay 51 is constant.
  • the control unit 71 sequentially switches the first relays 51 to be turned on and identifies the potential difference across the first relays 51 when each first relay 51 is turned on.
  • the identification start timing may be, for example, while the third control is being executed.
  • the control unit 71 identifies the value of the current flowing through each of the first relays 51, for example, based on the output signal of each individual current detection unit 73. As another example, the control unit 71 sequentially switches the first relays 51 to be turned on, and identifies the value of the current flowing through each of the first relays 51 based on the output signal of the current detection unit 72 when each of the first relays 51 is turned on.
  • the timing to start identifying the current may be, for example, while the third control is being executed.
  • the control unit 71 determines the potential difference between both ends of the target first relay 51 and the value of the current flowing through each first relay 51, for example, by the method described above as a method for determining the resistance value when the first relay 51 is in the on state. The control unit 71 then determines the resistance value of each first relay 51 based on the determined potential difference and current value.
  • the determination start timing may be, for example, while the third control is being executed.
  • the control unit 71 determines the number of times the first relay 51 operates by, for example, counting the number of times each first relay 51 is switched to the on state in the second control.
  • the control unit 71 determines the temperature of the contacts when each first relay 51 is in the on state, for example, based on the output signal of each temperature detection unit 76.
  • the in-vehicle power supply device 10 can suppress the flow of inrush current to the first relay 51 by precharging the capacitor 22 using the precharge circuit 60 and then switching the first relay 51 to the on state. Moreover, the in-vehicle power supply device 10 can selectively use one of the multiple first relays 51. Therefore, the in-vehicle power supply device 10 can easily extend the life of the devices including the first relays 51.
  • the in-vehicle power supply device 10 can switch only some of the first relays 51 to the on state in the second control, thereby limiting the first relays 51 through which the inrush current flows to only some, and can conduct the battery 20 and the capacitor 22 via the first relays 51. Furthermore, the in-vehicle power supply device 10 can increase the number of first relays 51 in the on state by switching at least some of the first relays 51 in the off state to the on state when the battery 20 and the capacitor 22 are in conduction via the first relays 51. As a result, the in-vehicle power supply device 10 can reduce the current flowing through each of the first relays 51.
  • the vehicle power supply device 10 selects the first relay 51 to be switched in a specific order, which makes it easier for each first relay 51 to deteriorate evenly.
  • the vehicle power supply device 10 can measure the resistance value of each first relay 51 when it is in the on state to determine the degree of deterioration. With this configuration, the vehicle power supply device 10 can use the resistance value of each first relay 51 when it is in the on state as the degree of deterioration.
  • the first relays 51 to be switched are selected in a predetermined order.
  • a configuration is described in which the deterioration levels of the first relays 51 are determined and compared, and the first relays 51 to be switched are selected based on the comparison results.
  • differences from the first embodiment are mainly described. Note that the in-vehicle power supply system of the second embodiment has the same configuration as that of FIG. 1 described in the first embodiment. For this reason, the second embodiment will be described with reference to FIG. 1.
  • the control unit 71 determines the degree of deterioration of each of the first relays 51. Then, the control unit 71 compares the determined degrees of deterioration and selects the first relay 51 to be switched based on the comparison result. More specifically, the control unit 71 selects the first relay 51 with the smallest degree of deterioration as the first relay 51 to be switched. Note that, if the number of switching targets is two or more, the control unit 71 selects two or more first relays 51 in order of decreasing degree of deterioration. For example, if the number of switching targets is two, the control unit 71 selects the second first relay 51 with the smallest degree of deterioration.
  • the in-vehicle power supply device 10 of the second embodiment can reflect the comparison result of the deterioration degree in the selection of the first relay 51 to be switched. Furthermore, the in-vehicle power supply device 10 of the second embodiment can more reliably achieve a long life for the device including the first relays 51 because it is easy to cause each first relay 51 to deteriorate evenly.
  • the control unit 71 switches two or more first relays 51 that are switching targets to the on state at the same time.
  • differences from the first embodiment will be mainly described. Note that the in-vehicle power supply system of the third embodiment has the same configuration as that of FIG. 1 described in the first embodiment. Therefore, the third embodiment will be described with reference to FIG. 1.
  • the control unit 71 stops the precharge operation by the precharge circuit 60 and simultaneously switches two or more first relays 51 that are switching targets to the on state.
  • the control unit 71 causes the precharge circuit 60 to perform a precharge operation, and when a first switching condition is satisfied during the precharge operation, the control unit 71 stops the precharge operation and simultaneously switches two or more first relays 51 that are switching targets to the on state.
  • the number of first relays 51 to be switched is a portion of the first relays 51 that constitute the relay circuit 50.
  • the number of first relays 51 to be switched may be all of the first relays 51 that constitute the relay circuit 50.
  • the in-vehicle power supply device 10 of the third embodiment can suppress the inrush current flowing through each first relay 51 by switching two or more first relays 51 to the on state at the same time.
  • the fourth embodiment of the in-vehicle power supply system 400 shown in FIG. 5 differs from the in-vehicle power supply system 100 of the first embodiment in that it does not include a precharge circuit 60, but includes a low-voltage battery 90 and a DCDC converter 91, but is otherwise common to both.
  • the fourth embodiment of the vehicle power supply system 400 includes a battery 20, a power path 21, a capacitor 22, a low-voltage battery 90, and a vehicle power supply device 410.
  • the low-voltage battery 90 is a battery that has a lower output voltage when fully charged compared to the battery 20.
  • the battery 20 can be said to be a "high-voltage battery.”
  • the low-voltage battery 90 may be a lead battery, a lithium-ion battery, or another battery.
  • the vehicle power supply device 410 includes a relay circuit 50, a second relay 70, a control unit 71, a current detection unit 72, an individual current detection unit 73, a first voltage detection unit 74, a second voltage detection unit 75, a temperature detection unit 76, and a DCDC converter 91.
  • the DCDC converter 91 corresponds to an example of a "first circuit.”
  • the DCDC converter 91 performs a first operation of converting (in this embodiment, stepping down) the voltage applied to the first conductive path 92 and applying it to the second conductive path 93.
  • the DCDC converter 91 also performs a second operation of converting (in this embodiment, stepping up) the voltage applied to the second conductive path 93 and applying it to the first conductive path 92.
  • the first conductive path 92 is electrically connected to the power path 21, and is electrically connected to the capacitor 22 via the power path 21.
  • the first conductive path 92 is short-circuited to the capacitor 22.
  • the low-voltage battery 90 is connected to the second conductive path 93.
  • the control unit 71 controls the DCDC converter 91.
  • the control unit 71 causes the DCDC converter 91 to perform a first operation, thereby charging the low-voltage battery 90.
  • "When power is being supplied from the battery 20 to the power path 21" refers to when at least one first relay 51 is in the ON state and the second relay 70 is in the ON state.
  • the control unit 71 causes the DCDC converter 91 to perform the second operation, thereby boosting the voltage based on the low-voltage battery 90 and applying it to the first conductive path 92.
  • a voltage is applied to the capacitor 22 based on the voltage applied to the first conductive path 92.
  • the DCDC converter 91 can perform a precharge operation to precharge the capacitor 22.
  • the DCDC converter 91 raises the voltage of the capacitor 22 to a voltage similar to that of the battery 20.
  • the operation of raising the voltage of the capacitor 22 to a voltage similar to that of the battery 20 by the second operation is the precharge operation.
  • the control unit 71 When the start condition is met, the control unit 71 causes the DCDC converter 91 to perform a precharge operation. Thereafter, when the first switching condition described in the first embodiment is met, the control unit 71 stops the precharge operation by the DCDC converter 91 and switches the first relay 51 and the second relay 70 to the on state.
  • the first relays 51 that are switched to the on state may be some or all of them. If only some of the first relays 51 are switched to the on state, then the third control described in the first embodiment may be executed.
  • the in-vehicle power supply device 410 of the fourth embodiment can precharge the capacitor 22 using a DCDC converter 91 that charges the low-voltage battery 90. This eliminates the need for the precharge circuit 60 described in the first embodiment. Furthermore, in the case of the precharge circuit 60, the voltage of the capacitor 22 becomes less likely to rise as it approaches the voltage of the battery 20. In contrast, in a configuration that uses a DCDC converter 91, the voltage of the capacitor 22 can be quickly raised to the voltage of the battery 20.
  • the second relay 70 does not have to be provided.
  • Each of the above embodiments may be configured so that the third control is not executed.
  • the relay circuit 50 and the precharge circuit 60 are provided on the positive power line 30, but the relay circuit 50 and the precharge circuit 60 may be provided on the negative power line 31.

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Abstract

車載用電源装置（１０）は、車載用電源システム（１００）に用いられる。車載用電源システム（１００）は、バッテリ（２０）と、バッテリ（２０）に基づく電力が供給される電力路（２１）と、電力路（２１）に電気的に接続されるコンデンサ（２２）と、を備える。車載用電源装置（１０）は、第１回路（例えばプリチャージ回路（６０））と、第２回路（例えばリレー回路（５０））と、を備える。第１回路（例えばプリチャージ回路（６０））は、コンデンサ（２２）をプリチャージするプリチャージ動作を行う。第２回路（例えばリレー回路（５０））は、複数のリレー（例えば第１リレー（５１））を並列に接続した構成をなし、コンデンサ（２２）よりもバッテリ（２０）側において電力路（２１）に設けられる。

Description

車載用電源装置
　本開示は、車載用電源装置に関する。
　特許文献１に開示される電池システムは、プリチャージ回路による事前の充電の後、負荷装置と電池とを電気的に接続させるリレーを閉じる。この構成によれば、リレーを閉じたときにリレーに流れる突入電流が抑えられる。
特開２０２０－７８１９６号公報
　しかし、突入電流が抑えられたとしても、リレーのオンオフが繰り返されることで、リレーの劣化が進行する。リレーの劣化が進行すると、やがてリレーが使用不能な状態となり、リレーを含む装置の交換が必要となる。
　本開示は、リレーを含む装置の長寿命化を図りやすい技術を提供することを目的とする。
　本開示の車載用電源装置は、
　バッテリと、前記バッテリに基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に電気的に接続されるコンデンサと、を備える車載用電源システムに用いられる車載用電源装置であって、
　前記コンデンサをプリチャージするプリチャージ動作を行う第１回路と、
　前記コンデンサよりも前記バッテリ側において前記電力路に設けられる第２回路と、を備え、
　前記第２回路は、複数のリレーを並列に接続した構成をなす。
　本開示に係る技術は、リレーを含む装置の長寿命化を図りやすい。
図１は、第１実施形態の車載用電源装置を備えた車載用電源システムを概略的に示す回路図である。 図２は、第１制御を実行したときの車載用電源装置の動作を説明するための説明図である。 図３は、第２制御を実行したときの車載用電源装置の動作を説明するための説明図である。 図４は、第３制御を実行したときの車載用電源装置の動作を説明するための説明図である。 図５は、第４実施形態の車載用電源装置を備えた車載用電源システムを概略的に示す回路図である。
　以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。
　〔１〕バッテリと、前記バッテリに基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に電気的に接続されるコンデンサと、を備える車載用電源システムに用いられる車載用電源装置であって、
　前記コンデンサをプリチャージするプリチャージ動作を行う第１回路と、
　前記コンデンサよりも前記バッテリ側において前記電力路に設けられる第２回路と、を備え、
　前記第２回路は、複数のリレーを並列に接続した構成をなす
　車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、第１回路によってコンデンサをプリチャージしてからリレーをオン状態に切り替えることで、リレーに突入電流が流れることを抑えることができる。しかも、上記車載用電源装置は、複数のリレーのいずれかを選択的に使用することができる。また、上記車載用電源装置は、複数のリレーを同時期にオン状態に切り替えることで各リレーに流れる突入電流を抑えることができる。このため、上記車載用電源装置は、リレーを含む装置の長寿命化を図りやすい。
　〔２〕前記第１回路及び前記複数のリレーを制御する制御部を備え、
　前記制御部は、
　前記バッテリの充放電を開始させる開始条件が成立した場合に、前記第１回路に前記プリチャージ動作を行わせる第１制御を実行し、
　前記第１制御の実行中に第１切替条件が成立した場合に、前記プリチャージ動作を停止させ且つ前記複数のリレーのうち一部の切替対象の前記リレーをオン状態に切り替える第２制御を実行し、
　前記第２制御の実行中に第２切替条件が成立した場合に、オフ状態の前記リレーの少なくとも一部をオン状態に切り替える第３制御を実行する
　〔１〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、第２制御において一部のリレーのみをオン状態に切り替えることで、突入電流の流れるリレーを一部に限定しつつ、リレーを介してバッテリとコンデンサを導通させることができる。更に、上記車載用電源装置は、リレーを介してバッテリとコンデンサが導通された状態においてオフ状態のリレーの少なくとも一部をオン状態に切り替えることで、オン状態のリレーを増加させることができる。その結果、上記車載用電源装置は、各々のリレーに流れる電流を小さくすることができる。
　〔３〕前記第１回路及び前記複数のリレーを制御する制御部を備え、
　前記制御部は、前記バッテリの充放電を開始させる開始条件が成立した場合に、前記第１回路に前記プリチャージ動作を行わせ、前記プリチャージ動作中に切替条件が成立した場合に、前記プリチャージ動作を停止させ且つ２以上の切替対象の前記リレーを同時期にオン状態に切り替える
　〔１〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、２以上のリレーを同時期にオン状態に切り替えることで、各リレーに流れる突入電流を抑えることができる。
　〔４〕前記制御部は、前記切替対象の前記リレーが前記複数のリレーの一部である場合に、所定の順序に従って前記切替対象の前記リレーを選択する
　〔２〕又は〔３〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、所定の順序に従って切替対象のリレーを選択するため、各リレーを均等に劣化させやすい。
　〔５〕前記制御部は、前記切替対象の前記リレーが前記複数のリレーの一部である場合に、各々の前記リレーの劣化度を判定して比較し、比較結果に基づいて前記切替対象の前記リレーを選択する
　〔２〕又は〔３〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、切替対象のリレーの選択に、劣化度の比較結果を反映させることができる。
　〔６〕前記制御部は、前記劣化度の最も小さい前記リレーを、前記切替対象の前記リレーとして選択する
　〔５〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、各リレーを均等に劣化させやすいため、リレーを含む装置の長寿命化をより確実に実現することができる。
　〔７〕前記制御部は、前記劣化度の判定として、各々の前記リレーについてオン状態のときの抵抗値を測定する
　〔５〕又は〔６〕に記載の車載用電源装置。
　上記車載用電源装置は、各リレーのオン状態のときの抵抗値を劣化度として用いることができる。
　＜第１実施形態＞
１．車載用電源システム１００の構成
　図１には、車載用電源装置１０を備えた車載用電源システム１００が示されている。車載用電源システム１００は、図示しない車両に用いられる。車両は、電気自動車であってもよいし、エンジン車であってもよいし、ハイブリッド車であってもよい。車載用電源システム１００は、車載用電源装置１０の他に、バッテリ２０と、電力路２１と、コンデンサ２２と、を備える。
　バッテリ２０は、リチウムイオンバッテリであってもよいし、鉛バッテリであってもよいし、その他のバッテリであってもよい。
　電力路２１は、バッテリ２０に基づく電力が供給される電気経路である。電力路２１は、正極側電力線３０と、負極側電力線３１と、を有する。正極側電力線３０には、バッテリ２０の正極側の端子が電気的に接続される。負極側電力線３１には、バッテリ２０の負極側の端子が電気的に接続される。負極側電力線３１は、グラウンドに電気的に接続される。電力路２１（より具体的には、正極側電力線３０）には、バッテリ２０の出力電圧が印加される。なお、本明細書において、電圧とは、グラウンド電位を基準とした電位差のことであり、負極側電力線３１を基準とした電位差のことである。
　コンデンサ２２は、電力路２１に電気的に接続される。コンデンサ２２は、正極側電力線３０と負極側電力線３１との間に設けられる。コンデンサ２２の一端は、正極側電力線３０に電気的に接続される。コンデンサ２２の他端は、負極側電力線３１に電気的に接続される。コンデンサ２２には、バッテリ２０に基づく電力が、電力路２１を介して供給される。コンデンサ２２は、バッテリ２０に基づく電圧を平滑化する。
　コンデンサ２２は、本実施形態では、車載用電源システム１００に設けられる駆動部４０の一部として構成される。駆動部４０は、コンデンサ２２の他に、インバータ４１と、モータ４２と、を含む。コンデンサ２２は、インバータ４１よりもバッテリ２０側に設けられる。コンデンサ２２は、バッテリ２０に基づく電圧を平滑化してインバータ４１に供給する。インバータ４１は、電力路２１に電気的に接続される。インバータ４１は、バッテリ２０から供給される電圧に基づく直流電圧から交流電圧（例えば三相交流）を生成し、モータ４２に供給する。モータ４２は、例えば主機系モータである。モータ４２は、バッテリ２０から供給される電力に基づいて回転し、車両の車輪に対して回転力を与える装置である。
　車載用電源装置１０は、車載用電源システム１００に用いられる。車載用電源装置１０は、リレー回路５０と、プリチャージ回路６０と、第２リレー７０と、を備える。
　リレー回路５０は、「第２回路」の一例に相当する。リレー回路５０は、複数の第１リレー５１（より具体的には、第１リレー５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ）を並列に接続した構成をなす。第１リレー５１は、「リレー」の一例に相当する。第１リレー５１は、システムメインリレーである。第１リレー５１は、メカニカルリレーである。第１リレー５１は、接点を有する。
　複数の第１リレー５１のバッテリ２０側の端部は、互いに短絡する。複数の第１リレー５１のバッテリ２０側とは反対側の端部は、互いに短絡する。各々の第１リレー５１の一端は、バッテリ２０の正極に電気的に接続され、バッテリ２０の正極に短絡する。各々の第１リレー５１の他端は、コンデンサ２２の一端に電気的に接続され、コンデンサ２２の一端に短絡する。リレー回路５０は、全ての第１リレー５１がオフ状態のときに、リレー回路５０を介したバッテリ２０からコンデンサ２２への電流の流れを遮断する。リレー回路５０は、少なくとも１の第１リレー５１がオン状態のときに、バッテリ２０の正極をコンデンサ２２の一端に導通させる。リレー回路５０は、少なくとも１の第１リレー５１がオン状態のときに、リレー回路５０を介したバッテリ２０からコンデンサ２２への電流の流れを許容する。
　上述した正極側電力線３０は、リレー回路５０に対しバッテリ２０側に設けられる第１正極側電力線３２と、リレー回路５０に対しバッテリ２０側とは反対側に設けられる第２正極側電力線３３と、を有する。
　プリチャージ回路６０は、コンデンサ２２をプリチャージするプリチャージ動作を行う。プリチャージ回路６０は、リレー回路５０に対して並列に設けられる。プリチャージ回路６０の一端は、第１正極側電力線３２に電気的に接続され、第１正極側電力線３２に短絡する。プリチャージ回路６０の他端は、第２正極側電力線３３に電気的に接続され、第２正極側電力線３３に短絡する。プリチャージ回路６０は、プリチャージリレー６１と抵抗部６２を直列に接続した構成をなす。
　プリチャージリレー６１は、メカニカルリレーである。プリチャージリレー６１は、接点を有する。抵抗部６２は、例えば公知の抵抗器によって構成される。
　第２リレー７０は、コンデンサ２２よりもバッテリ２０側において電力路２１に設けられる。第２リレー７０は、負極側電力線３１に設けられる。第２リレー７０の一端は、バッテリ２０の負極側の端子に電気的に接続され、バッテリ２０の負極側の端子に短絡する。第２リレー７０の他端は、コンデンサ２２の他端に電気的に接続され、コンデンサ２２の他端に短絡する。第２リレー７０は、システムメインリレーである。第２リレー７０は、メカニカルリレーである。第２リレー７０は、接点を有する。
２．制御部７１の構成
　車載用電源装置１０は、制御部７１と、電流検出部７２と、個別電流検出部７３と、第１電圧検出部７４と、第２電圧検出部７５と、温度検出部７６と、を備える。
　制御部７１は、例えば集積回路などの制御回路を含んで構成される。制御部７１は、ＣＰＵなどの処理部、メモリなどの記憶部、入出力部などを含む。
　電流検出部７２は、例えば公知の電流センサとして構成される。電流検出部７２は、電力路２１のうちリレー回路５０とプリチャージ回路６０を並列に接続した部位を除く経路（より具体的には、負極側電力線３１）を流れる電流の値を検出する。つまり、電流検出部７２は、リレー回路５０及びプリチャージ回路６０のうちリレー回路５０にのみ電流が流れるときには、リレー回路５０を流れる電流を検出する。また、電流検出部７２は、リレー回路５０及びプリチャージ回路６０のうちプリチャージ回路６０にのみ電流が流れるときには、プリチャージ回路６０を流れる電流を検出する。電流検出部７２は、検出値を特定可能な信号を出力する。制御部７１は、電流検出部７２の出力信号に基づいて、電力路２１（より具体的には、負極側電力線３１）を流れる電流の値を特定する。制御部７１は、プリチャージ回路６０がプリチャージ動作を行っているときの検出値を特定することで、プリチャージ回路６０を流れる電流を特定する。
　個別電流検出部７３は、例えば公知の電流センサとして構成される。個別電流検出部７３は、各々の第１リレー５１に対して個別に設けられる。各々の個別電流検出部７３は、対応する第１リレー５１がオン状態のときに当該第１リレー５１を流れる電流の値を検出する。各々の個別電流検出部７３は、検出値を特定可能な信号を出力する。制御部７１は、各々の個別電流検出部７３の出力信号に基づいて、各々の第１リレー５１を流れる電流の値を特定する。
　第１電圧検出部７４は、例えば公知の電圧検出回路として構成される。第１電圧検出部７４は、リレー回路５０（より具体的には、第１リレー５１）の両端の電位差を検出する。第１電圧検出部７４は、検出値を特定可能な信号を出力する。制御部７１は、第１電圧検出部７４の出力信号に基づいて、第１リレー５１の両端の電位差を特定する。
　第２電圧検出部７５は、例えば公知の電圧検出回路として構成される。第２電圧検出部７５は、コンデンサ２２の電圧を検出する。第２電圧検出部７５は、検出値を特定可能な信号を出力する。制御部７１は、第２電圧検出部７５の出力信号に基づいて、コンデンサ２２の電圧を特定する。
　温度検出部７６は、例えば公知の温度センサとして構成される。温度検出部７６は、各々の第１リレー５１に対して個別に設けられる。各々の温度検出部７６は、対応する第１リレー５１の接点の温度を検出する。各々の温度検出部７６は、検出値を特定可能な信号を出力する。制御部７１は、各々の温度検出部７６の出力信号に基づいて、各々の第１リレー５１の接点の温度を特定する。
　制御部７１は、リレー回路５０と、プリチャージ回路６０と、第２リレー７０と、を制御する。つまり、制御部７１は、複数の第１リレー５１と、プリチャージリレー６１と、第２リレー７０と、を制御する。
　制御部７１は、バッテリ２０の充放電を開始させる開始条件が成立した場合に第１制御を実行する。開始条件が成立した時点では、全ての第１リレー５１、プリチャージリレー６１、及び第２リレー７０がオフ状態になっている。第１制御は、プリチャージ回路６０にプリチャージ動作を行わせる制御である。より具体的には、第１制御は、図２に示すように、全ての第１リレー５１をオフ状態に維持したまま、プリチャージリレー６１及び第２リレー７０をオン状態に切り替える制御である。第１制御が行われた状態では、バッテリ２０に基づく電力がプリチャージ回路６０を介してコンデンサ２２に供給される。この構成によれば、電力路２１を流れる電流が、プリチャージ回路６０の抵抗部６２によって抑えられる。このため、第１リレー５１、プリチャージリレー６１、及び第２リレー７０の損傷を抑えつつ、コンデンサ２２の電圧を上昇させることができる。コンデンサ２２の電圧が上昇するにつれて、コンデンサ２２の電圧とバッテリ２０の電圧との差が小さくなる。その結果、第１リレー５１の両端の電位差が小さくなる。
　制御部７１は、第１制御の実行中に第１切替条件が成立した場合に、第２制御を実行する。第２制御は、プリチャージ回路６０によるプリチャージ動作を停止させ且つ複数の第１リレー５１のうち一部の切替対象の第１リレー５１をオン状態に切り替える制御である。より具体的には、図３に示すように、第２制御は、第２リレー７０をオン状態に維持したまま、プリチャージリレー６１をオフ状態に切り替え、切替対象の第１リレー５１をオン状態に切り替える制御である。第２制御が行われた状態では、リレー回路５０（より具体的には、第１リレー５１）を介してバッテリ２０の正極がコンデンサ２２の一端と導通し、バッテリ２０の正極がコンデンサ２２の一端に短絡する。これにより、短時間でバッテリ２０の電圧がコンデンサ２２の電圧と同程度になり、第１リレー５１の両端の電位差が０Ｖに近づく。
　第１切替条件は、第１リレー５１の両端の電位差が所定値以下になったことであってもよいし、プリチャージ回路６０を流れる電流の値が所定値以下になったことであってもよいし、第１制御の開始から所定時間が経過したことであってもよいし、コンデンサ２２の電圧が所定値以上になったことであってもよいし、その他の条件であってもよい。
　切替対象の第１リレー５１の数は、リレー回路５０を構成する第１リレー５１の一部であればよく、１であってもよいし、２以上であってもよい。
　制御部７１は、所定の順序に従って切替対象の第１リレー５１を選択する。例えば、制御部７１は、第１リレー５１Ａ、第１リレー５１Ｂ、第１リレー５１Ｃの順に切替対象の第１リレー５１を選択してもよい。この場合、例えば制御部７１は、今回の第２制御において第１リレー５１Ａを選択し、次回の第２制御において第１リレー５１Ｂを選択する。このケースでは、制御部７１は、第１切替条件が成立するごとに切替対象の第１リレー５１を切り替える。これに対し、制御部７１は、所定条件が成立するごとに切替対象の第１リレー５１を切り替えるようにしてもよい。所定条件は、例えば、切替対象となっている第１リレー５１を所定回数連続でオン状態に切り替えたことであってもよいし、切替対象となっている第１リレー５１の劣化度が閾値を超えたことであってもよいし、別の条件であってもよい。劣化度について、詳しくは後述する。所定の順序は変更可能であってもよい。
　制御部７１は、第２制御の実行中に第２切替条件が成立した場合に、第３制御を実行する。第３制御は、オン状態の第１リレー５１を増加させる制御である。より具体的には、第３制御は、オフ状態の第１リレー５１の少なくとも一部をオン状態に切り替える制御である。例えば、制御部７１は、図４に示すように、第３制御において、全てのオフ状態の第１リレー５１をオン状態に切り替える。つまり、制御部７１は、第３制御において全ての第１リレー５１をオン状態に制御する。第３制御が行われた状態では、オン状態に制御される複数の第１リレー５１を介して電力路２１に電流が流れる。
　第２切替条件は、第１リレー５１の両端の電位差が０Ｖ付近になった場合に成立する条件であることが好ましい。第２切替条件は、第１リレー５１の両端の電位差が所定値以下になったことであってもよいし、プリチャージ回路６０を流れる電流の値が所定値以下になったことであってもよいし、第１制御の開始から所定時間が経過したことであってもよいし、コンデンサ２２の電圧が所定値以上になったことであってもよいし、その他の条件であってもよい。
３．劣化度について
　各々の第１リレー５１の劣化度は、例えば、他の第１リレー５１が全てオフ状態で且つ対象の第１リレー５１がオン状態であるときの第１リレー５１の両端の電位差（以下、「対象の第１リレー５１の両端の電位差」ともいう）、第１リレー５１を流れる電流の値、第１リレー５１のオン状態のときの抵抗値、第１リレー５１の動作回数、第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度、これらの複数の組み合わせ、などに基づいて特定される。各々の第１リレー５１の劣化度は、上記の例示した値そのものであってもよいし、例示した値を演算式に代入して得られる値であってもよい。第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度は、第１リレー５１の劣化度（例えば抵抗値）のみでなく、第１リレー５１を流れる電流の値にも依存する。このため、第１リレー５１の劣化度が第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度に基づいて特定される構成においては、第１リレー５１の劣化度が第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度と第１リレー５１を流れる電流の値とに基づいて特定されることが好ましい。
　第１リレー５１の劣化度は、対象の第１リレー５１の両端の電位差が大きいほど大きい。第１リレー５１の劣化度は、第１リレー５１を流れる電流の値が小さいほど大きい。第１リレー５１の劣化度は、第１リレー５１のオン状態のときの抵抗値が大きいほど大きい。第１リレー５１の劣化度は、第１リレー５１の動作回数が大きいほど大きい。第１リレー５１の劣化度は、第１リレー５１を流れる電流の値が一定と仮定した場合、第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度が大きいほど大きい。
　制御部７１は、対象の第１リレー５１の両端の電位差を特定する方法として、例えばオン状態にする第１リレー５１を順に切り替えるとともに、各第１リレー５１をオン状態にしたときの第１リレー５１の両端の電位差を特定する。特定開始タイミングは、例えば、第３制御の実行中であってもよい。
　制御部７１は、各々の第１リレー５１を流れる電流の値を特定する方法として、例えば各々の個別電流検出部７３の出力信号に基づいて、各々の第１リレー５１を流れる電流の値を特定する。また、別の例として、制御部７１は、オン状態にする第１リレー５１を順に切り替えるとともに、各第１リレー５１をオン状態にしたときの電流検出部７２の出力信号に基づいて、各々の第１リレー５１を流れる電流の値を特定する。特定開始タイミングは、例えば、第３制御の実行中であってもよい。
　制御部７１は、第１リレー５１のオン状態のときの抵抗値を特定する方法として、例えば、上述した方法によって、対象の第１リレー５１の両端の電位差、及び各々の第１リレー５１を流れる電流の値を特定する。そして、制御部７１は、特定した電位差と電流の値とに基づいて各々の第１リレー５１の抵抗値を特定する。特定開始タイミングは、例えば、第３制御の実行中であってもよい。
　制御部７１は、第１リレー５１の動作回数を特定する方法として、例えば、第２制御においてオン状態に切り替わった回数を第１リレー５１ごとにカウントする。
　制御部７１は、第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度を特定する方法として、例えば、各々の温度検出部７６の出力信号に基づいて、各第１リレー５１のオン状態のときの接点の温度を特定する。
４．効果の例
　車載用電源装置１０は、プリチャージ回路６０によってコンデンサ２２をプリチャージしてから第１リレー５１をオン状態に切り替えることで、第１リレー５１に突入電流が流れることを抑えることができる。しかも、車載用電源装置１０は、複数の第１リレー５１のいずれかを選択的に使用することができる。このため、車載用電源装置１０は、第１リレー５１を含む装置の長寿命化を図りやすい。
　車載用電源装置１０は、第２制御において一部の第１リレー５１のみをオン状態に切り替えることで、突入電流の流れる第１リレー５１を一部に限定しつつ、第１リレー５１を介してバッテリ２０とコンデンサ２２を導通させることができる。更に、車載用電源装置１０は、第１リレー５１を介してバッテリ２０とコンデンサ２２が導通された状態においてオフ状態の第１リレー５１の少なくとも一部をオン状態に切り替えることで、オン状態の第１リレー５１を増加させることができる。その結果、車載用電源装置１０は、各々の第１リレー５１に流れる電流を小さくすることができる。
　車載用電源装置１０は、所定の順序に従って切替対象の第１リレー５１を選択するため、各第１リレー５１を均等に劣化させやすい。
　車載用電源装置１０は、劣化度の判定として、各々の第１リレー５１についてオン状態のときの抵抗値を測定することができる。この構成によれば、車載用電源装置１０は、　各第１リレー５１のオン状態のときの抵抗値を劣化度として用いることができる。
　＜第２実施形態＞
　第１実施形態では、切替対象の第１リレー５１を所定の順序で選択する構成であった。これに対し、第２実施形態では、各々の第１リレー５１の劣化度を判定して比較し、比較結果に基づいて切替対象の第１リレー５１を選択する構成について説明する。第２実施形態では、主に第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第２実施形態の車載用電源システムは、第１実施形態で説明した図１の構成と同じである。このため、第２実施形態は、図１を参照して説明される。
　第２実施形態では、制御部７１が、各々の第１リレー５１の劣化度を判定する。そして、制御部７１は、判定した劣化度を比較し、比較結果に基づいて切替対象の第１リレー５１を選択する。より具体的には、制御部７１は、劣化度の最も小さい第１リレー５１を、切替対象の第１リレー５１として選択する。なお、切替対象の数が２以上である場合には、制御部７１は、劣化度の小さい順に２以上の第１リレー５１を選択する。例えば、制御部７１は、切替対象の数が２である場合には、劣化度の最も小さい２の第１リレー５１を選択する。
　第２実施形態の車載用電源装置１０は、切替対象の第１リレー５１の選択に、劣化度の比較結果を反映させることができる。更に、第２実施形態の車載用電源装置１０は、各第１リレー５１を均等に劣化させやすいため、第１リレー５１を含む装置の長寿命化をより確実に実現することができる。
　＜第３実施形態＞
　第３実施形態では、制御部７１が、２以上の切替対象の第１リレー５１を同時期にオン状態に切り替える構成について説明する。第３実施形態では、主に第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第３実施形態の車載用電源システムは、第１実施形態で説明した図１の構成と同じである。このため、第３実施形態は、図１を参照して説明される。
　第３実施形態では、制御部７１が、第２制御において、プリチャージ回路６０によるプリチャージ動作を停止させ、且つ２以上の切替対象の第１リレー５１を同時期にオン状態に切り替える。つまり、制御部７１は、バッテリ２０の充放電を開始させる開始条件が成立した場合に、プリチャージ回路６０にプリチャージ動作を行わせ、プリチャージ動作中に第１切替条件が成立した場合に、プリチャージ動作を停止させ且つ２以上の切替対象の第１リレー５１を同時期にオン状態に切り替える。
　第１実施形態、及び第２実施形態では、切替対象の第１リレー５１の数は、リレー回路５０を構成する第１リレー５１の一部であった。これに対し、第３実施形態では、切替対象の第１リレー５１の数は、リレー回路５０を構成する第１リレー５１の全部であってもよい。
　第３実施形態の車載用電源装置１０は、２以上の第１リレー５１を同時期にオン状態に切り替えることで、各第１リレー５１に流れる突入電流を抑えることができる。
　＜第４実施形態＞
　第４実施形態では、プリチャージ回路６０ではなく、ＤＣＤＣコンバータによってプリチャージ動作を行う例について説明する。なお、第１実施形態と同じ構成について同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
　図５に示す第４実施形態の車載用電源システム４００は、プリチャージ回路６０を備えず、低圧バッテリ９０及びＤＣＤＣコンバータ９１を備える点で、第１実施形態の車載用電源システム１００とは異なり、その他の点で共通する。
　第４実施形態の車載用電源システム４００は、バッテリ２０と、電力路２１と、コンデンサ２２と、低圧バッテリ９０と、車載用電源装置４１０と、を備える。
　低圧バッテリ９０は、バッテリ２０と比較して、満充電時の出力電圧の低いバッテリである。つまり、バッテリ２０は、「高圧バッテリ」と言える。低圧バッテリ９０は、鉛バッテリであってもよいし、リチウムイオンバッテリであってもよいし、別のバッテリであってもよい。
　車載用電源装置４１０は、リレー回路５０と、第２リレー７０と、制御部７１と、電流検出部７２と、個別電流検出部７３と、第１電圧検出部７４と、第２電圧検出部７５と、温度検出部７６と、ＤＣＤＣコンバータ９１と、を備える。
　ＤＣＤＣコンバータ９１は、「第１回路」の一例に相当する。ＤＣＤＣコンバータ９１は、第１導電路９２に印加された電圧を変換（本実施形態では、降圧）して第２導電路９３に印加する第１動作を行う。また、ＤＣＤＣコンバータ９１は、第２導電路９３に印加された電圧を変換（本実施形態では、昇圧）して第１導電路９２に印加する第２動作を行う。第１導電路９２は、電力路２１に電気的に接続されており、電力路２１を介してコンデンサ２２に電気的に接続される。第１導電路９２は、コンデンサ２２に短絡する。第２導電路９３には、低圧バッテリ９０が接続される。
　制御部７１は、ＤＣＤＣコンバータ９１を制御する。制御部７１は、バッテリ２０から電力路２１に電力が供給されているときに、ＤＣＤＣコンバータ９１に第１動作を行わせることで、低圧バッテリ９０を充電する。「バッテリ２０から電力路２１に電力が供給されているとき」とは、少なくとも１の第１リレー５１がオン状態で且つ第２リレー７０がオン状態のときである。
　制御部７１は、ＤＣＤＣコンバータ９１に第２動作を行わせることで、低圧バッテリ９０に基づく電圧を昇圧して第１導電路９２に印加させる。第１導電路９２に印加された電圧に基づき、コンデンサ２２に電圧が印加される。つまり、ＤＣＤＣコンバータ９１は、コンデンサ２２をプリチャージするプリチャージ動作を行うことができる。ＤＣＤＣコンバータ９１は、プリチャージ動作において、コンデンサ２２の電圧を、バッテリ２０と同程度の電圧まで上昇させる。つまり、第２動作によってコンデンサ２２の電圧を、バッテリ２０と同程度の電圧まで上昇させる動作が、プリチャージ動作である。
　制御部７１は、開始条件が成立した場合に、ＤＣＤＣコンバータ９１にプリチャージ動作を行わせる。その後、制御部７１は、第１実施形態で説明した第１切替条件が成立した場合に、ＤＣＤＣコンバータ９１によるプリチャージ動作を停止させ、且つ、第１リレー５１及び第２リレー７０をオン状態に切り替える。オン状態に切り替える第１リレー５１は、一部であってもよいし、全部であってもよい。オン状態に切り替える第１リレー５１が一部である場合、その後、第１実施形態で説明した第３制御が実行されてもよい。
　第４実施形態の車載用電源装置４１０は、低圧バッテリ９０を充電するＤＣＤＣコンバータ９１を利用して、コンデンサ２２をプリチャージすることができる。このため、第１実施形態で説明したプリチャージ回路６０が不要である。また、プリチャージ回路６０の場合、コンデンサ２２の電圧がバッテリ２０の電圧に近づくにつれて上昇しにくくなる。これに対し、ＤＣＤＣコンバータ９１を利用する構成では、コンデンサ２２の電圧をバッテリ２０の電圧まで迅速に上昇させることができる。
　＜他の実施形態＞
　本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
　上記各実施形態において、第２リレー７０は設けられていなくてもよい。
　上記各実施形態は、第３制御が実行されない構成であってもよい。
　上記第１実施形態では、リレー回路５０及びプリチャージ回路６０が正極側電力線３０に設けられる構成であったが、リレー回路５０及びプリチャージ回路６０が負極側電力線３１に設けられる構成であってもよい。
　なお、今回開示された実施の形態は全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、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示された範囲内又は請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１０…車載用電源装置
２０…バッテリ
２１…電力路
２２…コンデンサ
３０…正極側電力線
３１…負極側電力線
３２…第１正極側電力線
３３…第２正極側電力線
４０…駆動部
４１…インバータ
４２…モータ
５０…リレー回路（第２回路）
５１…第１リレー（リレー）
５１Ａ…第１リレー（リレー）
５１Ｂ…第１リレー（リレー）
５１Ｃ…第１リレー（リレー）
６０…プリチャージ回路（第１回路）
６１…プリチャージリレー
６２…抵抗部
７０…第２リレー
７１…制御部
７２…電流検出部
７３…個別電流検出部
７４…第１電圧検出部
７５…第２電圧検出部
７６…温度検出部
９０…低圧バッテリ
９１…ＤＣＤＣコンバータ（第１回路）
９２…第１導電路
９３…第２導電路
１００…車載用電源システム
４００…車載用電源システム
４１０…車載用電源装置

Claims (7)

  1. 　バッテリと、前記バッテリに基づく電力が供給される電力路と、前記電力路に電気的に接続されるコンデンサと、を備える車載用電源システムに用いられる車載用電源装置であって、
    　前記コンデンサをプリチャージするプリチャージ動作を行う第１回路と、
    　前記コンデンサよりも前記バッテリ側において前記電力路に設けられる第２回路と、を備え、
    　前記第２回路は、複数のリレーを並列に接続した構成をなす
    　車載用電源装置。
  2. 　前記第１回路及び前記複数のリレーを制御する制御部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記バッテリの充放電を開始させる開始条件が成立した場合に、前記第１回路に前記プリチャージ動作を行わせる第１制御を実行し、
    　前記第１制御の実行中に第１切替条件が成立した場合に、前記プリチャージ動作を停止させ且つ前記複数のリレーのうち一部の切替対象の前記リレーをオン状態に切り替える第２制御を実行し、
    　前記第２制御の実行中に第２切替条件が成立した場合に、オフ状態の前記リレーの少なくとも一部をオン状態に切り替える第３制御を実行する
    　請求項１に記載の車載用電源装置。
  3. 　前記第１回路及び前記複数のリレーを制御する制御部を備え、
    　前記制御部は、前記バッテリの充放電を開始させる開始条件が成立した場合に、前記第１回路に前記プリチャージ動作を行わせ、前記プリチャージ動作中に切替条件が成立した場合に、前記プリチャージ動作を停止させ且つ２以上の切替対象の前記リレーを同時期にオン状態に切り替える
    　請求項１に記載の車載用電源装置。
  4. 　前記制御部は、前記切替対象の前記リレーが前記複数のリレーの一部である場合に、所定の順序に従って前記切替対象の前記リレーを選択する
    　請求項２又は請求項３に記載の車載用電源装置。
  5. 　前記制御部は、前記切替対象の前記リレーが前記複数のリレーの一部である場合に、各々の前記リレーの劣化度を判定して比較し、比較結果に基づいて前記切替対象の前記リレーを選択する
    　請求項２又は請求項３に記載の車載用電源装置。
  6. 　前記制御部は、前記劣化度の最も小さい前記リレーを、前記切替対象の前記リレーとして選択する
    　請求項５に記載の車載用電源装置。
  7. 　前記制御部は、前記劣化度の判定として、各々の前記リレーについてオン状態のときの抵抗値を測定する
    　請求項５に記載の車載用電源装置。
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