WO2024134746A1 - 切替システムおよび切替装置 - Google Patents

Abstract

切替システムは、蓄電池と、蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と蓄電池との間に配置される第１リレーと、第１端子部および第２端子部を有し、第１端子部が第１リレーと蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、第１リレーに接続される第３端子部、および、第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含む。

Description

切替システムおよび切替装置

　本開示は、切替システムおよび切替装置に関する。

　ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）の普及に伴い、電力系統またはＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）と連携してエネルギーマネージメントを行うための機能（即ちＶ２Ｘ対応）が電動車に求められつつある。Ｖ２Ｘとは、車載蓄電池の電力を車両の走行以外の用途に活用するという概念であり、Ｖ２Ｌ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｌｉｖｅ）、Ｖ２Ｈ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｈｏｍｅ）、Ｖ２Ｇ（Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｏ　Ｇｒｉｄ）等の総称である。また、車載充電器の機能を車外に出す動き、即ち、充電および放電（以下、充放電という）機能を持つ充電器等の開発も進展しており、車両における車載蓄電池の充放電に関するシステム構成において対応が必要になる。

　例えば、従来の車両に搭載される電力変換システムの構成が下記特許文献１に開示されている。この電力変換システムは、車載された蓄電池を、車両を駆動させるモータ、急速充電用電源および普通充電用電源に接続するために、ＳＭＲ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｍａｉｎ　Ｒｅｌａｙ）、ＤＣＲ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｒｅｌａｙ）およびＡＣＲ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｒｅｌａｙ）を含む。下記特許文献２から特許文献５には、特許文献１と異なる電力変換システムの構成が開示されている。即ち、ＳＭＲと蓄電池との間に、ＡＣＲおよびＤＣＲを配置した構成が開示されている。

特開２０１５－３９２６７号公報 特開２０１４－２３９６２１号公報 特開２０２２－０２１５７７号公報 特開２０１６－２０１９２７号公報 特開２０２１－００５９５７号公報

　本開示のある局面に係る切替システムは、蓄電池と、蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と蓄電池との間に配置される第１リレーと、第１端子部および第２端子部を有し、第１端子部が第１リレーと蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、第１リレーに接続される第３端子部、および、第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含む。

図１は、本開示の実施形態に係る切替システムを含む電力変換システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示した電力変換システムを搭載した車両の状態と各リレーの状態との対応を表形式で示す図である。 図３は、比較例に係る電力変換システムの構成を示すブロック図である。 図４は、図３に示した電力変換システムを搭載した車両の状態と各リレーの状態との対応を表形式で示す図である。 図５は、図１に示した切替システムを含む電力変換システムに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器が接続された状態を示すブロック図である。 図６は、図５に示した状態における各リレーの状態を表形式で示す図である。 図７は、第１変形例に係る切替システムを含む電力変換システムの構成を示すブロック図である。 図８は、図７に示した電力変換システムを搭載した車両の状態と各リレーの状態との対応を表形式で示す図である。 図９は、図７に示した切替システムを含む電力変換システムに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器が接続された状態を示すブロック図である。 図１０は、第２変形例に係る切替システムを含む電力変換システムの構成を示すブロック図である。

　［本開示が解決しようとする課題］
　電力変換システムを搭載した車両の状態に応じて、電力変換システムを構成する各リレーはオンオフ制御される。各リレーのうち、走行時にオンするＳＭＲは元々駆動回数（即ちスイッチング回数）が他のリレーに比べて圧倒的に多い。電力変換システムに、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの機能を持たせることにより、ＳＭＲの駆動回数がさらに大幅に増加する。したがって、ＳＭＲの劣化が懸念される。なお、「ＡＣ充電」とは、交流電源（例えば商用電力）が接続されて蓄電池を充電することを表す。「Ｖ２Ｘ＿ＤＣ」は、蓄電池の直流電力を、リレーを介して車外に出力することを意味する。「Ｖ２Ｘ＿ＡＣ」は、蓄電池の直流電力を、交流電力に変換して、車外に出力することを意味する。

　したがって、本開示は、リレーのスイッチング回数の増加を低減できる切替システムおよび切替装置を提供することを目的とする。

　［本開示の効果］
　本開示によれば、リレーのスイッチング回数の増加を低減できる切替システムおよび切替装置を提供できる。

　［本開示の実施形態の説明］
　本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組合せてもよい。

　（１）本開示の第１の局面に係る切替システムは、蓄電池と、蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と蓄電池との間に配置される第１リレーと、第１端子部および第２端子部を有し、第１端子部が第１リレーと蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、第１リレーに接続される第３端子部、および、第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含む。これにより、リレーのスイッチング回数の増加を低減できる。

　（２）上記（１）において、第２端子部は、双方向のＤＣ／ＡＣ変換器の直流端子部に接続されることができる。これにより、交流電力を変換した直流電力により、蓄電池が充電される。即ち、交流電力により、蓄電池を充電可能になる。また、電気装置への交流電力の供給も可能になる。

　（３）上記（１）または（２）において、第４端子部は、ＤＣ電源に接続可能であってもよく、第３リレーは、ＤＣ電源からの電力により蓄電池を充電するときに、ＤＣ電源からの電力を蓄電池に供給する電路を開にしてもよい。これにより、高電圧および大電流による急速充電が可能になる。

　（４）上記（１）から（３）のいずれか１つにおいて、第３リレーの第３端子部は、配線上において、第１リレーと第２リレーの配線への接続位置との間に接続されてもよい。これにより、第１リレーのスイッチング回数の増加をより一層低減できる。

　（５）上記（１）から（３）のいずれか１つにおいて、第３リレーの第３端子部は、配線上において、蓄電池と第２リレーの配線への接続位置との間に接続されてもよい。これにより、第１リレーのスイッチング回数の増加をより一層低減できる。

　（６）上記（１）から（５）において、第４端子部にＡＣ／ＤＣ変換器から出力されるＤＣ電力が供給される際に、第２リレーはオンされ、第３リレーはオフされてもよい。これにより、急速充電用の第３リレーを介さずに蓄電池を充電できるので、消費電力を低減できる。

　（７）本開示の第２の局面に係る切替装置は、蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と蓄電池との間に配置される第１リレーと、第１端子部および第２端子部を有し、第１端子部が第１リレーと蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、第１リレーに接続される第３端子部、および、第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含んでいてもよい。これにより、リレーのスイッチング回数の増加を低減できる。

　（８）上記（７）において、第２端子部は、双方向のＤＣ／ＡＣ変換器の直流端子部に接続されることができる。これにより、交流電力を変換した直流電力により、蓄電池が充電される。即ち、交流電力により、蓄電池を充電可能になる。また、電気装置への交流電力の供給も可能になる。

　（９）上記（７）または（８）において、第４端子部は、ＤＣ電源に接続可能であってもよく、第３リレーは、ＤＣ電源からの電力により蓄電池を充電するときに、ＤＣ電源からの電力を蓄電池に供給する電路を開にしてもよい。これにより、高電圧および大電流による急速充電が可能になる。

　（１０）上記（７）から（９）のいずれか１つにおいて、第４端子部にＡＣ／ＤＣ変換器から出力されるＤＣ電力が供給される際に、第２リレーはオンされ、第３リレーはオフされてもよい。これにより、急速充電用の第３リレーを介さずに蓄電池を充電できるので、消費電力を低減できる。

　（１１）上記（７）から（１０）のいずれか１つにおいて、第４端子部に供給されるＤＣ電力に応じて、第２リレーおよび第３リレーのオンオフ状態が変更される。これにより、適切な経路を介して蓄電池を充電できる。

　［本開示の実施形態の詳細］
　以下の実施形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

　図１を参照して、本開示の実施形態に係る切替システム１００は、切替装置１０２および蓄電池１０４を含む。切替システム１００は、インバータ１０６と共に電力変換システムを構成する。電力変換システムは、ＥＶまたはＰＨＥＶ等の車両に搭載される。電力変換システムは、搭載された車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：図示せず）により制御され、車両を走行させるためのモータ１０８、車載されている高圧補機１４０およびＤＣ／ＤＣ変換器１４２に電力を供給する。インバータ１０６およびモータ１０８は駆動部を構成する。インバータ１０６およびモータ１０８を含む駆動部は、車両を走行させるための駆動力を発生させる。

　蓄電池１０４は、例えばリチウムイオン電池を含むユニットに構成されている。蓄電池１０４は、例えば４００Ｖ仕様（即ち、充電電圧および出力電圧の定格が４００Ｖ）である。

　切替装置１０２は、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４を含む。第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフは、切替システム１００が搭載された車両のＥＣＵ等により制御される。第１リレー１１０は２つのリレーを含み、ＳＭＲを構成する。第１リレー１１０は、蓄電池１０４およびインバータ１０６を接続する配線上に配置されている。第１リレー１１０は、車両を走行させる際にオンされる。第１リレー１１０がオンされることにより、蓄電池１０４の電力がキャパシタ１２６を介してインバータ１０６に伝送される。蓄電池１０４からの電力は、インバータ１０６により適切な交流電力に変換されて、モータ１０８に供給される。インバータ１０６は、例えば複数のスイッチング素子（例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））がブリッジ接続されたブリッジ回路を含む。

　第２リレー１１２は２つのリレーを含み、ＡＣＲを構成する。第２リレー１１２の第１端子部１１２Ａ（即ち２つの端子）は、蓄電池１０４と第１リレー１１０とを接続する配線に接続されている。第２リレー１１２の第２端子部１１２Ｂは、車載されている充電器（即ち車載充電器）であるＯＢＣ（Ｏｎ　Ｂｏａｒｄ　Ｃｈａｒｇｅｒ）１３０に接続されている。第２リレー１１２は、ＯＢＣ１３０を介して蓄電池１０４の充電を行う際、および、ＯＢＣ１３０を介して蓄電池１０４の電力を車外に供給する際にオンされる。

　第３リレー１１４は２つのリレーを含み、直流用のリレーであるＤＣＲを構成する。第３リレー１１４の第３端子部１１４Ａは、インバータ１０６と第１リレー１１０とを接続する配線に接続されている。第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂは、外部の直流電源（例えば、急速充電器またはＡＣ／ＤＣ変換器）が電気的に接続され得る。第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂはさらに、ＯＢＣ１３０を介して第２リレー１１２の第２端子部１１２Ｂに接続されている。第３リレー１１４は、高電圧および大電流の急速充電器により蓄電池１０４の充電を行う際にオンされる。そのため、第３リレー１１４には、高電圧および大電流に対応できるリレーが用いられる。したがって、第３リレー１１４はリレーを駆動（即ちオンオフ）させる際の消費電力が他のリレーよりも大きい。一方、第４端子部１１４Ｂに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器が電気的に接続されて、ＡＣ／ＤＣ変換器から出力される直流電力により蓄電池１０４を充電する場合には、第３リレー１１４はオンされず、第２リレー１１２がオンされる。外付けのＡＣ／ＤＣ変換器から供給される直流電力の電圧および電流は、急速充電器に比べて小さい。そのため、外付けのＡＣ／ＤＣ変換器により蓄電池１０４を充電する場合には、第３リレー１１４よりも消費電力が小さい第２リレー１１２を介した経路に充電経路が切り替えられる。

　ＯＢＣ１３０は、ＡＣ／ＤＣ変換器１３２、ＤＣ／ＤＣ変換器１３４および電流センサ１３６を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器１３２は、双方向に交流電力と直流電力とを変換する。ＡＣ／ＤＣ変換器１３２は、例えば複数のスイッチング素子により構成されるブリッジ回路およびトランスを含む。ＡＣ／ＤＣ変換器１３２の直流電力を入出力する直流端子部１３２Ａは、第２リレー１１２の第２端子部１１２Ｂに接続されている。第２端子部１１２Ｂおよび直流端子部１３２Ａを接続する２本の配線のうちの１本には、電流センサ１３６が配置されている。ＡＣ／ＤＣ変換器１３２の交流電力を入出力する交流端子部１３２Ｂには、交流電源（例えば商用電力）または電気装置（例えば家電製品）が接続され得る。ＡＣ／ＤＣ変換器１３２の交流端子部１３２Ｂに交流電源が接続され、第２リレー１１２がオンされることにより、交流電源により蓄電池１０４が充電される。蓄電池１０４の電力を外部に出力する際には、ＡＣ／ＤＣ変換器１３２の交流端子部１３２Ｂに電気装置が接続される。

　ＤＣ／ＤＣ変換器１３４は、ＯＢＣ１３０を起動または動作させるための電力（例えば１２Ｖ）をＯＢＣ１３０に供給する。ＤＣ／ＤＣ変換器１３４により変換された電力は、充電ＥＣＵ等の他の装置を起動または動作させるために用いられてもよい。

　高圧補機１４０は、補機系の高圧負荷であり、第１リレー１１０がオンすることにより蓄電池１０４から電力が供給される。高圧補機１４０は、エアコン、ヒータ等を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器１４２は、蓄電池１０４の高電圧を所定の直流電圧（例えば１２Ｖ）に変換して出力する。ＤＣ／ＤＣ変換器１４２の出力は、例えば、車両に搭載されている補機系の低圧負荷に供給される。ＤＣ／ＤＣ変換器１４２の出力は、車載されている低圧の蓄電池（例えば鉛蓄電池）にも供給される。

　ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）１２０は、蓄電池１０４の充放電を管理する。例えば、ＢＭＳ１２０は、過充電および過放電を防ぐ機能、過電流を防ぐ機能、並びに電池の残容量を算出する機能等を有する。ＢＭＳ１２０は、蓄電池１０４の充放電の管理に、電圧センサ１２２、電流センサ１２４および電流センサ１３６の検出値を用いる。例えば、蓄電池１０４の電力をインバータ１０６に供給する場合、ＢＭＳ１２０は電圧センサ１２２および電流センサ１２４の検出値を用いる。第２リレー１１２がオンされて、ＯＢＣ１３０を介して蓄電池１０４を充放電する場合には、ＢＭＳ１２０は電圧センサ１２２および電流センサ１３６の検出値を用いる。

　なお、図示していないが、第１リレー１１０（例えば、蓄電池１０４の負極側に接続されたリレー）には、オンされたときの突入電流が流れることを防止するための回路が接続されていてもよい。また、適宜、配線上にヒューズが配置されていてもよい。

　図１に示した電力変換システムを搭載した車両の状態に応じて、各リレーは図２に示すように設定される。図２において、ＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲは、それぞれ第１リレー１１０、第３リレー１１４および第２リレー１１２に対応する。「走行」は、車両の走行状態または走行可能な状態を意味し、第１リレー１１０がオン（ＯＮ）された状態である。このとき、第２リレー１１２および第３リレー１１４はオフ（ＯＦＦ）されている。「ＤＣ充電」は、第３リレー１１４の第４端子部１１４ＢにＤＣ電源（例えば急速充電器）が接続され、第１リレー１１０および第３リレー１１４がオンされて蓄電池１０４が充電されている状態を表す。第２リレー１１２はオフである。「ＡＣ充電」は、ＯＢＣ１３０のＡＣ／ＤＣ変換器１３２に交流電源（例えば商用電力）が接続され、ＡＣＲ（即ち第２リレー１１２）がオンされて蓄電池１０４が充電されている状態を表す。「Ｖ２Ｘ＿ＤＣ」は、蓄電池１０４の直流電力を、第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂを介して車外に出力する状態を意味する。「Ｖ２Ｘ＿ＡＣ」は、蓄電池１０４の直流電力を、ＯＢＣ１３０の双方向のＡＣ／ＤＣ変換器１３２により交流電力に変換して、交流端子部１３２Ｂを介して車外に出力する状態を意味する。

（比較例）
　特許文献１に開示された構成に急速充電用のリレーを追加した構成を図３に示す。図３を参照して、リレー９１０は、蓄電池９０４とインバータ９０６との間に配置されている。リレー９１０はＳＭＲである。リレー９１０がオンされることにより、蓄電池９０４の直流電力がキャパシタ９２６を介してインバータ９０６に供給され、インバータ９０６により交流電力に変換されてモータ９０８に供給される。これにより、モータ９０８が駆動する。また、蓄電池９０４の直流電力は、高圧補機９４０およびＤＣ／ＤＣ変換器９４２にも供給される。ＤＣ／ＤＣ変換器９４２により所定の低電圧（例えば１２Ｖ）が生成され、低圧補機（図示せず）に供給される。

　リレー９１２およびリレー９１４は、リレー９１０とインバータ９０６とを接続している配線に接続されている。リレー９１０およびリレー９１２がオンされることにより、ＡＣ／ＤＣ変換器９３２に接続された交流電源（例えば商用電力）により蓄電池９０４を充電できる。また、蓄電池９０４の直流電力を、ＡＣ／ＤＣ変換器９３２により交流電力に変換して外部に出力する場合にも、リレー９１０およびリレー９１２はオンされる。即ち、リレー９１２はＡＣＲである。

　リレー９１０およびリレー９１４がオンされることにより、リレー９１４に接続された直流電源（例えば、急速充電器）により蓄電池９０４を充電できる。また、蓄電池９０４の直流電力を、リレー９１４から外部に出力する場合にも、リレー９１０およびリレー９１４はオンされる。即ち、リレー９１４はＤＣＲである。なお、ＢＭＳ９２０は、電圧センサ９２２、電流センサ９２４および電流センサ９３６の測定値を用いて、正常に蓄電池９０４の充放電が行われるように制御する。

　図３に示した電力変換システムを搭載した車両の状態に応じて、各リレーは図４に示すように設定される。図４において、ＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲは、それぞれリレー９１０、リレー９１４およびリレー９１２を表す。図４において、「走行」、「ＤＣ充電」、「ＡＣ充電」、「Ｖ２Ｘ＿ＤＣ」および「Ｖ２Ｘ＿ＡＣ」の意味は、図２と同じである。即ち、「走行」は、車両の走行状態または走行可能な状態を意味し、リレー９１０がオン（ＯＮ）された状態である。「ＤＣ充電」は、リレー９１４に接続されたＤＣ電源（例えば急速充電器）により蓄電池９０４が充電される状態を表す。「ＡＣ充電」は、ＯＢＣ９３０のＡＣ／ＤＣ変換器９３２に交流電源（例えば、商用電力）が接続されて蓄電池９０４が充電される状態を表す。「Ｖ２Ｘ＿ＤＣ」は、蓄電池９０４の直流電力を、リレー９１４を介して車外に出力する状態を意味する。「Ｖ２Ｘ＿ＡＣ」は、蓄電池９０４の直流電力を、ＯＢＣ９３０のＡＣ／ＤＣ変換器９３２により交流電力に変換して、車外に出力する状態を意味する。

　図４を参照して、走行時にオン（ＯＮ）するＳＭＲは元々駆動回数（即ちスイッチング回数）が他のリレーに比べて圧倒的に多い。電力変換システムに、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの機能を持たせることにより、ＳＭＲの駆動回数がさらに大幅に増加することが分かる。したがって、ＳＭＲ（即ちリレー９１０）の劣化が懸念される。また、ＤＣＲ（即ちリレー９１４）についても、Ｖ２Ｘ＿ＤＣにおいてオンされるので、スイッチング回数が増加し、劣化が懸念される。

　図２を図４と比較すると、走行状態およびＤＣ充電状態においては、ＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲのオンオフは同じである。図２に示した「ＡＣ充電」においては、ＤＣＲ（即ち第３リレー１１４）は、図４と同様にオフであり、ＡＣＲ（即ち第２リレー１１２）は、図４と同様にオンである。一方、ＡＣ充電状態においては、図４ではＳＭＲ（即ちリレー９１０）がオンされるのに対して、図２では、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）はオフされる。したがって、本実施の形態においては、図３および図４に示した比較例に比べて、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数が低減される。

　図２に示した「Ｖ２Ｘ＿ＤＣ」においては、ＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲのオンオフ状態は、図４とは反対になっている。即ち、図２においては、ＡＣＲ（即ち第２リレー１１２）がオンされ、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）およびＤＣＲ（即ち第３リレー１１４）はオフされる。一方、図４においては、ＳＭＲ（即ちリレー９１０）およびＤＣＲ（即ちリレー９１４）がオンされ、ＡＣＲ（即ち第２リレー１１２）はオフされている。上記したように、切替システム１００においては、第２リレー１１２の第２端子部１１２Ｂと第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂとが相互に接続されている（図１参照）。よって、第２リレー１１２をオンすることにより、車外に蓄電池１０４の直流電力を出力できる。この場合、第３リレー１１４をオンさせる必要がない。したがって、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加が低減される。また、急速充電用の第３リレー１１４であるＤＣＲがオフされることにより、即ち、第３リレー１１４を介さずに車外に直流電力を出力することにより、第３リレー１１４を介して車外に直流電力を出力する場合に比べて消費電力を低減できる。

　図２に示した「Ｖ２Ｘ＿ＡＣ」においては、ＤＣＲ（即ち第３リレー１１４）は、図４と同様にオフであり、ＡＣＲ（即ち第２リレー１１２）は、図４と同様にオンである。一方、図４においては、Ｖ２Ｘ＿ＡＣの状態においてはＳＭＲ（即ちリレー９１０）がオンされていたのに対して、図２においては、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）はオフされている。したがって、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数が低減される。

　上記のように、図２を図４と比較すると、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの状態において、図２では、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）をオフに維持することができ、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加を低減できる。Ｖ２Ｘ＿ＤＣの状態においては、ＤＣＲ、即ち急速充電用の第３リレー１１４をオフ状態に維持できるので、第３リレー１１４を介して車外に蓄電池１０４の直流電力を出力する場合よりも消費電力を低減できる。また、図５に示すように、第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８が電気的に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器１３８から出力される直流電力により蓄電池１０４を充電する場合にも、第３リレー１１４（即ちＤＣＲ）はオンされず、第２リレー１１２（即ちＡＣＲ）がオンされる。即ち、図５に示される外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８が接続される場合、各リレーは図６に示すように設定される。即ち、各リレーは、図２に示したＡＣ充電の状態と同様に設定される。例えば、外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８が出力する直流電力は、ＯＢＣ１３０のＡＣ／ＤＣ変換器１３２が出力する直流電力と同程度であるとする。この場合、ＡＣ充電の場合と同様、第２リレー１１２を介して蓄電池１０４を充電できる。したがって、この場合も、同様に消費電力の増加を低減できる。

　これに対して、図３に示した比較例の構成では、外付けのＡＣ／ＤＣ変換器は急速充電用のリレーであるＤＣＲ（即ちリレー９１４）を介して車載蓄電池（即ち蓄電池９０４）を充電することになる。この場合、ＤＣＲは動作電力が大きいため、電力損失（即ち消費電力）が大きくなるという問題が生じる。また、充電制御において、ヒューズおよび電流計（即ち電流センサ９２４）も大電流用のものが使用されるので、測定精度が低下し、適切な充電ができない可能性がある。

　本実施の形態の切替システム１００においては、上記したように、第２リレー１１２（即ちＡＣＲ）をオンすることにより、第３リレー１１４（即ちＤＣＲ）をオンせずに、外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８により蓄電池１０４を充電できる。したがって、これらの問題を回避できる。

　上記したように、第２リレー１１２の第２端子部１１２Ｂは、ＯＢＣ１３０のＡＣ／ＤＣ変換器１３２の直流端子部１３２Ａに接続されている。これにより、交流電力（例えば商用交流電力）により、蓄電池１０４を充電可能になる。また、蓄電池１０４の直流電力を交流電力に変換して電気製品（例えば家電製品）等への供給が可能になる。

　上記したように、第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂは、ＤＣ電源に接続され得る。これにより、高電圧および大電流による、蓄電池１０４の急速充電が可能になる。

　上記したように、ＯＢＣ１３０は、ＤＣ／ＤＣ変換器１３４を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器１３４は、ＯＢＣ１３０および充電ＥＣＵ等に対してこれらを起動又は動作させるための電力（即ち制御電力（例えば、直流１２Ｖ））を供給する。

　第３リレー１１４の第４端子部１１４ＢにＤＣ電源が接続されると、車両のＥＣＵ等によって、接続されたＤＣ電源が急速充電器か外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８かが判定される。その判定結果に応じて、切替装置１０２の各リレーが上記のように切り替えられる。即ち、第４端子部に供給されるＤＣ電力に応じて、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフ状態が変更される。これにより、適切な経路を介して蓄電池１０４を充電できる。

（第１変形例）
　上記においては、第３リレー１１４が第１リレー１１０とインバータ１０６との間に配置されている場合を説明したが、これに限定されない。第１変形例においては、第３リレー１１４は第１リレー１１０と蓄電池１０４との間に配置されている。

　図７を参照して、第１変形例に係る切替システム２００は、切替装置２０２および蓄電池１０４を含む。切替システム２００は、インバータ１０６と共に電力変換システムを構成する。電力変換システムは、車両に搭載され、車両ＥＣＵにより制御され、車両を走行させるためのモータ１０８、高圧補機１４０およびＤＣ／ＤＣ変換器１４２に電力を供給する。図７に示した構成は、図１に示した構成において、切替装置１０２を切替装置２０２により代替したものである。図７において、図１と同じ符号を付した要素は、図１と同じ機能を有する。したがって、以下においては重複説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。

　切替装置２０２は、切替装置１０２（図１参照）と同様に、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４を含む。第３リレー１１４は、図１と異なり、その第３端子部１１４Ａは、第１リレー１１０と蓄電池１０４とを接続する配線に接続されている。即ち、第３リレー１１４の第３端子部１１４Ａは、第１リレー１１０と蓄電池１０４とを接続する配線上において、第１リレー１１０と第２リレー１１２が配線に接続された位置との間に接続されている。第１リレー１１０および第２リレー１１２の配置は、図１と同じである。即ち、第１リレー１１０は、蓄電池１０４およびインバータ１０６の間に配置され、第２リレー１１２は、第１端子部１１２Ａが蓄電池１０４と第１リレー１１０とを接続する配線に接続され、第２端子部１１２ＢがＯＢＣ１３０に接続されている。

　図７に示した電力変換システムを搭載した車両の状態に応じて、各リレーは図８に示すように設定される。図２と同様に図８においても、ＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲは、それぞれ第１リレー１１０、第３リレー１１４および第２リレー１１２に対応する。図８と図２とを比較すると、走行、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの状態におけるＳＭＲ、ＤＣＲおよびＡＣＲのオンオフ状態は同じである。したがって、図７に示した切替システム２００においても、切替システム１００（図１参照）と同様に、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの状態において、図４とは異なり、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）をオフに維持でき、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加を低減できる。Ｖ２Ｘ＿ＤＣの状態においては、ＤＣＲ、即ち急速充電用の第３リレー１１４をオフ状態に維持でき、第３リレー１１４を介して車外に蓄電池１０４の直流電力を出力する場合よりも消費電力を低減できる。また、図９に示すように、第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器１３８が接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器１３８から出力される直流電力により蓄電池１０４を充電する場合にも、第３リレー１１４（即ちＤＣＲ）はオンされず、第２リレー１１２（即ちＡＣＲ）がオンされる（図６参照）。したがって、同様に消費電力を低減できる。

　第３リレー１１４の第４端子部１１４ＢにＤＣ電源（例えば急速充電器）が接続され、蓄電池１０４が充電されている状態を表すＤＣ充電状態に関しては、図８に示したように、図２と同様にＤＣＲ（即ち第３リレー１１４）はオンされるが、図２とは異なりＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）はオフに維持される。したがって、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加をより一層低減できる。

（第２変形例）
　第１リレー１１０および蓄電池１０４を接続する配線上において第３リレー１１４が接続される位置は、図７に示した位置に限定されない。第２変形例においては、第３リレー１１４は、第１リレー１１０および蓄電池１０４を接続する配線上において、第２リレー１１２が接続される位置と蓄電池１０４との間に接続されている。

　図１０を参照して、第２変形例に係る切替システム２２０は、切替装置２２２および蓄電池１０４を含む。切替システム２２０は、インバータ１０６と共に電力変換システムを構成する。電力変換システムは、車両に搭載され、車両ＥＣＵにより制御され、車両を走行させるためのモータ１０８、高圧補機１４０およびＤＣ／ＤＣ変換器１４２に電力を供給する。図１０に示した構成は、図１に示した構成において、切替装置１０２を切替装置２２２により代替したものである。図１０において、図１と同じ符号を付した要素は、図１と同じ機能を有する。したがって、以下においては重複説明を繰返さず、主として異なる点に関して説明する。

　切替装置２２２は、切替装置１０２（図１参照）と同様に、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４を含む。第３リレー１１４は、図１と異なり、その第３端子部１１４Ａは、第１リレー１１０と蓄電池１０４とを接続する配線上において、第２リレー１１２が当該配線に接続された位置と蓄電池１０４との間に接続されている。第１リレー１１０および第２リレー１１２の配置は、図１と同じである。即ち、第１リレー１１０は、蓄電池１０４およびインバータ１０６の間に配置され、第２リレー１１２は、第１端子部１１２Ａが蓄電池１０４と第１リレー１１０とを接続する配線に接続され、第２端子部１１２ＢがＯＢＣ１３０に接続されている。

　図１０に示した切替システム２２０が搭載された車両の各状態における各リレーのオンオフ状態は図８と同じになる。即ち、図１０に示した切替システム２２０に関しても、図７に示した切替システム２００と同様に、走行、ＡＣ充電、Ｖ２Ｘ＿ＤＣおよびＶ２Ｘ＿ＡＣの状態において、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）をオフに維持することができ、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加を低減できる。Ｖ２Ｘ＿ＤＣの状態において、ＤＣＲ、即ち急速充電用の第３リレー１１４をオフ状態に維持でき、第３リレー１１４を介して車外に蓄電池１０４の直流電力を出力する場合よりも消費電力を低減できる。また、第３リレー１１４の第４端子部１１４Ｂに外付けのＡＣ／ＤＣ変換器が接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器から出力される直流電力により蓄電池１０４を充電する場合にも、第３リレー１１４はオンされず、第２リレー１１２がオンされる。したがって、同様に消費電力を低減できる。

　さらに、第３リレー１１４の第４端子部１１４ＢにＤＣ電源（例えば急速充電器）が接続され、蓄電池１０４が充電されている状態を表すＤＣ充電状態において、第１リレー１１０はオフに維持される。したがって、ＳＭＲ（即ち第１リレー１１０）のスイッチング回数の増加をより一層低減できる。

　上記においては、切替装置を構成する第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフが車載ＥＣＵにより制御される場合を説明したが、これに限定されない。例えば、外部充電器により蓄電池１０４を充電する場合、その充電器のＥＣＵにより、切替装置を構成する第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフを制御してもよい。また、切替装置を構成する第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフを制御する専用のＥＣＵを設けてもよい。さらに、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のオンオフ、または、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４のうちの一部のリレーのオンオフは、ＥＣＵ以外の制御装置により制御されてもよい。

　上記においては、第１リレー１１０、第２リレー１１２および第３リレー１１４の各々が、２つのリレーを含む構成について示した。しかし、本開示はこのような構成に限定されない。各リレーは２つに限定されず、例えば１つであってもよい。

　上記において、切替システムが車両に搭載される場合を説明したが、これに限定されない。本開示の切替システムは、蓄電池から電力が供給される装置に搭載され得る。例えば、定置型の蓄電システムに本開示の切替システムまたは切替装置を適用してもよい。

　以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味および範囲内での全ての変更を含む。

１００、２００、２２０　　切替システム
１０２、２０２、２２２　　切替装置
１０４、９０４　　蓄電池
１０６、９０６　　インバータ
１０８、９０８　　モータ
１１０　　第１リレー
１１２　　第２リレー
１１２Ａ　　第１端子部
１１２Ｂ　　第２端子部
１１４　　第３リレー
１１４Ａ　　第３端子部
１１４Ｂ　　第４端子部
１２０、９２０　　ＢＭＳ
１２２、９２２　　電圧センサ
１２４、１３６、９２４、９３６　　電流センサ
１２６、９２６　　キャパシタ
１３０、９３０　　ＯＢＣ
１３２、１３８、９３２　　ＡＣ／ＤＣ変換器
１３２Ａ　　直流端子部
１３２Ｂ　　交流端子部
１３４、１４２、９４２　　ＤＣ／ＤＣ変換器
１４０、９４０　　高圧補機
９１０、９１２、９１４　　リレー

Claims (11)

1. 　蓄電池と、
   　前記蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と前記蓄電池との間に配置される第１リレーと、
   　第１端子部および第２端子部を有し、前記第１端子部が前記第１リレーと前記蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、
   　前記第１リレーに接続される第３端子部、および、前記第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含む、切替システム。
2. 　前記第２端子部は、双方向のＤＣ／ＡＣ変換器の直流端子部に接続される、請求項１に記載の切替システム。
3. 　前記第４端子部は、ＤＣ電源に接続可能であり、
   　前記第３リレーは、前記ＤＣ電源からの電力により前記蓄電池を充電するときに、前記ＤＣ電源からの電力を前記蓄電池に供給する電路を開にする、請求項１または請求項２に記載の切替システム。
4. 　前記第３リレーの前記第３端子部は、前記配線上において、前記第１リレーと前記第２リレーの前記配線への接続位置との間に接続される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切替システム。
5. 　前記第３リレーの前記第３端子部は、前記配線上において、前記蓄電池と前記第２リレーの前記配線への接続位置との間に接続される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切替システム。
6. 　前記第４端子部にＡＣ／ＤＣ変換器から出力されるＤＣ電力が供給される際に、前記第２リレーはオンされ、前記第３リレーはオフされる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切替システム。
7. 　蓄電池から供給される電力により駆動する駆動部と前記蓄電池との間に配置される第１リレーと、
   　第１端子部および第２端子部を有し、前記第１端子部が前記第１リレーと前記蓄電池とを接続するための配線に接続される第２リレーと、
   　前記第１リレーに接続される第３端子部、および、前記第２端子部に接続される第４端子部を有する第３リレーとを含む、切替装置。
8. 　前記第２端子部は、双方向のＤＣ／ＡＣ変換器の直流端子部に接続される、請求項７に記載の切替装置。
9. 　前記第４端子部は、ＤＣ電源に接続可能であり、
   　前記第３リレーは、前記ＤＣ電源からの電力により前記蓄電池を充電するときに、前記ＤＣ電源からの電力を前記蓄電池に供給する電路を開にする、請求項７または請求項８に記載の切替装置。
10. 　前記第４端子部にＡＣ／ＤＣ変換器から出力されるＤＣ電力が供給される際に、前記第２リレーはオンされ、前記第３リレーはオフされる、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の切替装置。
11. 　前記第４端子部に供給されるＤＣ電力に応じて、前記第２リレーおよび前記第３リレーのオンオフ状態が変更される、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の切替装置。

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