(57)【要約】【課題】簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる電源制御回路を提供する。【解決手段】電源制御回路は、第１Ａスイッチ２１Ａ、第１，第２駆動部３１，３２及び制御部４０を備えている。第１Ａスイッチ２１Ａは、鉛蓄電池１１の正極側と平滑コンデンサ１４の高電位側とを接続する電気経路Ｌ１に設けられている。第１駆動部３１は、第１Ａスイッチ２１Ａのゲートに電圧を供給することにより、第１スイッチング速度でスイッチングを行う。第２駆動部３２は、第１Ａスイッチ２１Ａのゲートに電圧を供給することにより、第１スイッチング速度よりも低い第２スイッチング速度でスイッチングを行う。制御部４０は、プリチャージ処理を行う場合、第２駆動部３２により第１Ａスイッチ２１Ａをオン状態に切り替え、プリチャージ処理の完了後、第１駆動部３１により第１Ａスイッチ２１Ａのスイッチングを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（１１）の正極側と、容量成分（１４）を有する電気負荷（１３）の高電位側とを接続する電気経路（Ｌ１）に設けられた半導体スイッチ（２１Ａ）と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより第１スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第１駆動部（３１）と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第１スイッチング速度よりも低い第２スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第２駆動部（３２）と、
前記直流電源から前記容量成分に充電するプリチャージ処理を行う場合、前記第２駆動部により前記半導体スイッチをオン状態に切り替え、前記プリチャージ処理の完了後、前記第１駆動部により前記半導体スイッチのスイッチングを行う制御部（４０）と、を備える電源制御回路。
【請求項２】
前記第１駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第１ゲート経路（Ｇ１）と、
前記第２駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第２ゲート経路（Ｇ２）と、を備え、
前記第１駆動部は、その出力部から前記第１ゲート経路に対して第１時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第２駆動部は、その出力部から前記第２ゲート経路に対して前記第１時定数よりも大きい第２時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第２ゲート経路に設けられ、前記第２駆動部の出力部から前記半導体スイッチのゲートへと向かう方向の電流の流通を許容し、該ゲートから前記第２駆動部の出力部へと向かう方向の電流の流通を阻止する整流素子（５０）を備える請求項１に記載の電源制御回路。
【請求項３】
前記整流素子は、ダイオードである請求項２に記載の電源制御回路。
【請求項４】
前記第２駆動部は、
その出力部と電源（３２ｇ）との間を電気的に接続又は遮断するためのスイッチ（３２ｊ）と、
前記スイッチの制御端子に供給する電圧を前記第２時定数に従って上昇させるための抵抗体（３２ｅ）及びコンデンサ（３２ｋ）の直列接続体と、を有する請求項２又は３に記載の電源制御回路。
【請求項５】
前記半導体スイッチは、ボディダイオードを有し、オンされる場合にのみ前記直流電源から前記容量成分へと向かう方向の電流の流通を許容する第１制御スイッチであり、
ボディダイオードを有し、オフされる場合にのみ前記容量成分から前記直流電源へと向かう方向の電流の流通を阻止し、前記第１制御スイッチに直列接続された第２制御スイッチ（２１Ｂ）と、
前記第２制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第１スイッチング速度よりも高いスイッチング速度で前記第２制御スイッチのスイッチングを行う第３駆動部（３３）と、を備え、
前記第１駆動部は、前記第１制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第１スイッチング速度で前記第１制御スイッチのスイッチングを行い、
前記第２駆動部は、前記第１制御スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第２スイッチング速度で前記第１制御スイッチのスイッチングを行い、
前記制御部は、前記プリチャージ処理を行う場合、前記第２駆動部により前記第１制御スイッチがオン状態に切り替えられるタイミング以前に前記第３駆動部から前記第２制御スイッチのゲートに電圧を供給して前記第２制御スイッチをオン状態に切り替える請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に見られるように、第１，第２半導体スイッチ（具体的にはＦＥＴ）を備える電源制御回路が知られている。第１半導体スイッチは、バッテリの正極端子とインバータの高電位側とを接続する第１電気経路に設けられている。第２半導体スイッチは、バッテリの負極端子とインバータの低電位側とを接続する第２電気経路に設けられている。
【０００３】
この電源制御回路では、その起動時において、第２半導体スイッチをオン状態に切り替えた後、第１半導体スイッチをオン状態に切り替える際の第１半導体スイッチのゲート電圧を漸増させている。これにより、バッテリからインバータのコンデンサへとプリチャージする場合に突入電流が流れることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−２３１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電源制御回路では、プリチャージするための構成として第１，第２電気経路それぞれに半導体スイッチが設けられるため、電源制御回路の構成が複雑化する懸念がある。
【０００６】
本発明は、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる電源制御回路を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、直流電源の正極側と、容量成分を有する電気負荷の高電位側とを接続する電気経路に設けられた半導体スイッチと、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより第１スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第１駆動部と、
前記半導体スイッチのゲートに接続され、該ゲートに電圧を供給することにより前記第１スイッチング速度よりも低い第２スイッチング速度で前記半導体スイッチのスイッチングを行う第２駆動部と、
前記直流電源から前記容量成分に充電するプリチャージ処理を行う場合、前記第２駆動部により前記半導体スイッチをオン状態に切り替え、前記プリチャージ処理の完了後、前記第１駆動部により前記半導体スイッチのスイッチングを行う制御部と、を備える。
【０００８】
第１の発明によれば、プリチャージ処理を行う場合は、第２駆動部が半導体スイッチをオン状態に切り替えることにより、直流電源から電気負荷の容量成分へと流れる突入電流を抑制できる。一方、プリチャージ処理の完了後は、第１駆動部により半導体スイッチのスイッチングを行うことにより、スイッチング損失を低減することができる。
【０００９】
このように、第１の発明によれば、直流電源の正極側と電気負荷の高電位側とを接続する電気経路上の半導体スイッチを用いて、プリチャージ時の突入電流を抑制し、また、プリチャージ完了後における直流電源と電気負荷との間を電気的に接続又は遮断することができる。このため、特許文献１に記載の構成と比較して、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第１ゲート経路と、
前記第２駆動部の出力部と前記半導体スイッチのゲートとを接続する電気経路である第２ゲート経路と、を備え、
前記第１駆動部は、その出力部から前記第１ゲート経路に対して第１時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第２駆動部は、その出力部から前記第２ゲート経路に対して前記第１時定数よりも大きい第２時定数に従って上昇する電圧を出力し、
前記第２ゲート経路に設けられ、前記第２駆動部の出力部から前記半導体スイッチのゲートへと向かう方向の電流の流通を許容し、該ゲートから前記第２駆動部の出力部へと向かう方向の電流の流通を阻止する整流素子を備える。
【００１１】
第１駆動部の出力部から出力される電流が、第１，第２ゲート経路及び第２駆動部の出力部を介して第２駆動部内に流れ込み、半導体スイッチのゲート電圧を迅速に立ち上げることができなくなり得る。この場合、第１駆動部によるスイッチング損失の低減効果が低下する懸念がある。
【００１２】
そこで、第２の発明では、第２ゲート経路に整流素子が設けられている。これにより、第２駆動部への電流の流れ込みを防止し、第１駆動部により半導体スイッチのスイッチングを行う場合におけるスイッチング損失の低減効果の低下を防止できる。
【００１３】
なお、整流素子としては、例えば第３の発明のように、受動素子のダイオードを用いることができる。これにより、第２駆動部への電流の流れ込みを防止することを簡素な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る電源システムの全体構成図。
【図２】各駆動部の出力電圧の推移を示すタイムチャート。
【図３】駆動部の時定数と突入電流のピーク値との関係を規定する計算，実測結果を示す図。
【図４】時定数が小さい場合と大きい場合とで突入電流のピーク値が相違することを示すタイムチャート。
【図５】第２実施形態に係る電源システムの一部を示す図。
【図６】各駆動部の出力電圧の推移を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る電源制御回路を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電源制御回路は、車両に搭載されている。
【００１６】
図１に示すように、電源システムは、第１蓄電池として鉛蓄電池１１と、第２蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池１２とを備えている。各蓄電池１１，１２に対して発電機として機能するＩＳＧ（Integrated Starter Generator）１３による充電が可能となっている。ＩＳＧ１３に対して並列に鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が接続されている。本実施形態において、ＩＳＧ１３が電気負荷に相当する。
【００１７】
鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。一方、リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。本実施形態において、これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。
【００１８】
リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、第１，第２出力端子Ｐ１，Ｐ２を有している。第１出力端子Ｐ１には鉛蓄電池１１の正極端子が接続されており、鉛蓄電池１１の負極端子にはグランドが接続されている。第２出力端子Ｐ２には、ＩＳＧ１３の高電位側端子が接続されている。ＩＳＧ１３は、容量成分としての受動素子の平滑コンデンサ１４、図示しない回転電機、及び回転電機を制御するＥＣＵ１５を備えている。
【００１９】
次に、電源システムを構成する電池ユニットＵについて説明する。電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を接続する第１電気経路Ｌ１と、第１電気経路Ｌ１上の接続点Ｎとリチウムイオン蓄電池１２の正極端子とを接続する第２電気経路Ｌ２とが設けられている。リチウムイオン蓄電池１２の負極端子には、グランドが接続されている。
【００２０】
電池ユニットＵは、第１電気経路Ｌ１上に設けられた第１スイッチＳＷ１と、第２電気経路Ｌ２上に設けられた第２スイッチＳＷ２とを備えている。第１スイッチＳＷ１は、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである第１Ａスイッチ２１Ａ及び第１Ｂスイッチ２１Ｂで構成されている。第１Ａスイッチ２１Ａのドレインには、第１出力端子Ｐ１が接続され、第１Ａスイッチ２１Ａのソースには、第１Ｂスイッチ２１Ｂのソースが接続されている。第１Ｂスイッチ２１Ｂのドレインには、接続点Ｎが接続されている。これにより、一対のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードが互いに逆向きになるように直列に接続されている。
【００２１】
なお、第１スイッチＳＷ１として、ドレイン同士が接続された一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられてもよい。これにより、ボディダイオードのカソード同士が接続されるようになる。
【００２２】
第１Ａスイッチ２１Ａは、オンされる場合にのみ鉛蓄電池１１から平滑コンデンサ１４へと向かう方向の電流の流通を許容する第１制御スイッチに相当する。第１Ｂスイッチ２１Ｂは、オフされる場合にのみ平滑コンデンサ１４から鉛蓄電池１１へと向かう方向の電流の流通を阻止する第２制御スイッチに相当する。
【００２３】
第２スイッチＳＷ２は、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである第２Ａスイッチ２２Ａ及び第２Ｂスイッチ２２Ｂで構成されている。第２Ａスイッチ２２Ａのドレインには、接続点Ｎが接続され、第２Ａスイッチ２２Ａのソースには、第２Ｂスイッチ２２Ｂのソースが接続されている。第２Ｂスイッチ２２Ｂのドレインには、リチウムイオン蓄電池１２の正極端子が接続されている。なお、図１では、第２スイッチＳＷ２について、第１スイッチＳＷ１のゲート及びソース間に接続された抵抗体、ツェナーダイオード及びコンデンサの記載を省略している。
【００２４】
電池ユニットＵは、第１〜第５駆動部３１〜３５を備えている。第１駆動部３１は、第１〜第６抵抗体３１ａ〜３１ｆと、定電圧電源３１ｇと、第１〜第３駆動スイッチ３１ｈ〜３１ｊとを備えている。第１，第３駆動スイッチ３１ｈ，３１ｊは、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、第２駆動スイッチ３１ｉは、ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタである。
【００２５】
第１抵抗体３１ａの第１端には、制御部４０からの信号が入力される。第１抵抗体３１ａの第２端には、第１駆動スイッチ３１ｈのベースと、第２抵抗体３１ｂの第１端とが接続されている。第２抵抗体３１ｂの第２端には、第１駆動スイッチ３１ｈのエミッタとグランドとが接続されている。
【００２６】
第１駆動スイッチ３１ｈのコレクタには、第３抵抗体３１ｃの第１端が接続され、第３抵抗体３１ｃの第２端には、第２駆動スイッチ３１ｉのベースと、第４抵抗体３１ｄの第１端とが接続されている。第４抵抗体３１ｄの第２端と、第２駆動スイッチ３１ｉのエミッタとには、定電圧電源３１ｇが接続されている。
【００２７】
第２駆動スイッチ３１ｉのコレクタには、第５抵抗体３１ｅ及び第６抵抗体３１ｆそれぞれの第１端が接続されている。第５抵抗体３１ｅの第２端には、第３駆動スイッチ３１ｊのべースが接続されている。第３駆動スイッチ３１ｊのコレクタには、第６抵抗体３１ｆの第２端が接続されている。第３駆動スイッチ３１ｊのエミッタ（第１駆動部３１の出力部に相当）には、第１ゲート経路Ｇ１を介して第１Ａスイッチ２１Ａのゲートが接続されている。第１ゲート経路Ｇ１には、第１ゲート抵抗体４１が設けられている。
【００２８】
第２駆動部３２は、第１〜第６抵抗体３２ａ〜３２ｆと、定電圧電源３２ｇと、第１〜第３駆動スイッチ３２ｈ〜３２ｊと、コンデンサ３２ｋとを備えている。以下、第２駆動部３２について、第１駆動部３１との主な相違点のみ説明する。第３駆動スイッチ３２ｊのベースには、コンデンサ３２ｋを介してグランドが接続されている。第３駆動スイッチ３２ｊのエミッタ（第２駆動部３２の出力部に相当）には、第２ゲート経路Ｇ２を介して第１Ａスイッチ２１Ａのゲートが接続されている。第２ゲート経路Ｇ２には、ダイオード５０が設けられている。詳しくは、ダイオード５０のアノードは第２駆動部３２側を向き、カソードは第１Ａスイッチ２１Ａのゲート側を向いている。
【００２９】
なお、図１では、第１ゲート経路Ｇ１のうち第１ゲート抵抗体４１よりも第１Ａスイッチ２１Ａ側に第２ゲート経路Ｇ２の一端が接続されているが、この構成に限らない。例えば、第２ゲート経路Ｇ２の一端が第１Ａスイッチ２１Ａのゲートに直接接続されていてもよい。この場合であっても、第２ゲート経路Ｇ２は、第１Ａスイッチ２１Ａのゲートを介して第１ゲート経路Ｇ１と電気的に接続されている。
【００３０】
本実施形態において、第３〜第５駆動部３３〜３５は、第１駆動部３１と同じ構成である。このため、第３〜第５駆動部３３〜３５の詳細な説明を省略する。
【００３１】
第３駆動部３３の出力部には、第３ゲート経路Ｇ３を介して第１Ｂスイッチ２１Ｂのゲートが接続されている。第３ゲート経路Ｇ３には、第３ゲート抵抗体４３が設けられている。
【００３２】
第４駆動部３４の出力部には、第４ゲート経路Ｇ４を介して第２Ａスイッチ２２Ａのゲートが接続されている。第４ゲート経路Ｇ４には、第４ゲート抵抗体４４が設けられている。第５駆動部３５の出力部には、第５ゲート経路Ｇ５を介して第２Ｂスイッチ２２Ｂのゲートが接続されている。第５ゲート経路Ｇ５には、第５ゲート抵抗体４５が設けられている。
【００３３】
電池ユニットＵは、制御部４０を備えている。制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。制御部４０は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、図示しない上位制御装置からの指令に基づいて、第１〜第５駆動部３１〜３５を介して各スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂをオンオフ制御する。
【００３４】
例えば、制御部４０は、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電を実行する。より詳しく説明すると、鉛蓄電池１１の通電経路には、鉛蓄電池１１の端子電圧を検出する電圧センサが接続されており、リチウムイオン蓄電池１２の通電経路には、リチウムイオン蓄電池１２の端子電圧を検出する電圧センサが接続されている。制御部４０は、これら電圧センサから取得した端子電圧に基づいて、各蓄電池１１，１２のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）を算出する。制御部４０は、算出したＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるように、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２のオンオフを制御して、各蓄電池１１，１２の充電及び放電を制御する。
【００３５】
また、制御部４０は、電源システムの起動時において、プリチャージ処理を実行する。プリチャージ処理は、鉛蓄電池１１から第１電気経路Ｌ１を介して平滑コンデンサ１４に充電する処理である。なお、本実施形態では、プリチャージ処理時において、第２スイッチＳＷ２がオフ状態に維持されることとする。
【００３６】
図２を用いて、プリチャージ処理について説明する。図２（ａ）は、第１駆動部３１から第１ゲート経路Ｇ１への出力電圧の推移を示し、図２（ｂ）は、第２駆動部３２から第２ゲート経路Ｇ２への出力電圧の推移を示し、図２（ｃ）は、第３駆動部３３から第３ゲート経路Ｇ３への出力電圧の推移を示す。図２において、縦軸のＶＰは、各駆動部の定電圧電源の出力電圧を示す。例えば、第１駆動部３１の場合のＶＰは、定電圧電源３１ｇの出力電圧を示す。本実施形態では、各駆動部の出力電圧が各蓄電池１１，１２の出力電圧よりも高く設定されている。これにより、各スイッチのゲートに適正電圧を印加できる。
【００３７】
時刻ｔ１において、制御部４０から第３駆動部３３に対してオン指令が出力される。これにより、第３駆動部３３の出力電圧が、第１時定数τ１に従ってＶＰまで急峻に立ち上がる。その結果、第１Ｂスイッチ２１Ｂが第１スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。第１Ａスイッチ２１Ａのオン状態への切り替えタイミング以前に第１Ｂスイッチ２１Ｂをオン状態に切り替えることにより、鉛蓄電池１１からの電流が第１Ｂスイッチ２１Ｂのボディダイオードに流れることを防止する。これにより、第１Ｂスイッチ２１Ｂの発熱を抑制する。
【００３８】
時刻ｔ２において、制御部４０から第２駆動部３２（具体的には、第２駆動部３２の第１抵抗体３２ａ側）に対してオン指令が出力される。これにより、第２駆動部３２から第１Ａスイッチ２１Ａのゲートに供給される電圧が、第２時定数τ２（＞τ１）に従って０から漸増し始める。その後、時刻ｔ３において、第２駆動部３２の出力電圧はＶＰに到達する。これにより、第１スイッチング速度よりも低い第２スイッチング速度で第１Ａスイッチ２１Ａがオン状態に切り替えられる。
【００３９】
その後、時刻ｔ４において、制御部４０は、プリチャージ処理が完了したと判定する。これにより、制御部４０は、第１駆動部３１（具体的には、第１駆動部３１の第１抵抗体３１ａ側）に対してオン指令を出力する。その結果、第１駆動部３１の出力電圧が第１時定数τ１に従ってＶＰまで急峻に立ち上がる。これにより、第１Ａスイッチ２１Ａが第１スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。その後、制御部４０は、第２駆動部３２に対してオフ指令を出力する。これにより、第１Ａスイッチ２１Ａがオフ状態に切り替えられる。
【００４０】
なお、制御部４０は、例えば、第１スイッチＳＷ１の電位差を検出し、検出した電位差が所定値以下になったと判定した場合、プリチャージ処理が完了したと判定すればよい。
【００４１】
続いて、図３及び図４を用いて、時定数について説明する。
【００４２】
図３の実線は、第２時定数τ２を変化させた場合に発生する突入電流のピーク値の計算結果を示す。第２時定数τ２を大きくするほど、突入電流のピーク値が小さくなる。図２には、突入電流のピーク値の実測結果が３つプロットされている。
【００４３】
第２駆動部３２の抵抗体３２ｅの抵抗値をＲとし、コンデンサ３２ｋの静電容量をＣとする場合、「τ２＝Ｒ×Ｃ」で表せる。ここで、例えば、突入電流のピーク値を５Ａにしたい場合、図３の結果によれば、τ２を０．１秒となるようにＲ，Ｃが設定されればよい。なお、第２時定数τ２は、０．１２６〜０．２８６秒の間に設定されることが望ましく、より好ましくは、０．２秒以上に設定されるのがよい。また、第１時定数τ１は、０．０２以下とすることが望ましい。
【００４４】
図４に、ＩＳＧ１３への供給電圧、第１Ａスイッチ２１Ａのゲート電圧Ｖｇｓ、第１Ａスイッチ２１Ａに流れる電流、及び鉛蓄電池１１とＩＳＧ１３への供給電圧との差ΔＶの推移の実測結果を示す。図４（ａ）は、第２時定数τ２が０．０２秒に設定される場合を示し、図４（ｂ）は、第２時定数τ２が０．１秒に設定される場合を示す。図４（ａ）に示す例では、図４（ｂ）に示す例よりも第２時定数τ２が小さいため、突入電流のピーク値が大きくなっている。
【００４５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４６】
・プリチャージ処理を行う場合は、第２駆動部３２が第１Ａスイッチ２１Ａをオン状態に切り替えることにより、鉛蓄電池１１から平滑コンデンサ１４へと流れる突入電流を抑制できる。一方、プリチャージ処理の完了後は、第１駆動部３１により第１Ａスイッチ２１Ａのオンオフを切り替えることにより、スイッチング損失を低減することができる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、第１電気経路Ｌ１上の第１Ａスイッチ２１Ａを用いて、プリチャージ時の突入電流を抑制し、また、プリチャージ完了後における鉛蓄電池１１と平滑コンデンサ１４との間を電気的に接続又は遮断することができる。これにより、特許文献１に記載の構成と比較して、簡素な構成でプリチャージ時に突入電流が流れることを抑制できる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、第１駆動部３１が故障した場合には、第２駆動部３２により、プリチャージ処理の完了後における第１Ａスイッチ２１Ａのスイッチングを行うことができる。これにより、各蓄電池１１，１２のＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるように、各蓄電池１１，１２の充電及び放電の制御を継続できる。
【００４９】
・第１駆動部３１から出力される電流が、第１，第２ゲート経路Ｇ１，Ｇ２を介して第２駆動部３２内のコンデンサ３２ｋ等に流れ込み、第１Ａスイッチ２１Ａのゲート電圧を迅速に立ち上げることができなくなり得る。この場合、プリチャージ完了後における第１駆動部３１によるスイッチング損失の低減効果が低下する懸念がある。
【００５０】
そこで、第２ゲート経路Ｇ２にダイオード５０が設けられている。これにより、第２駆動部３２内への電流の流れ込みを防止し、第１駆動部３１により第１Ａスイッチ２１Ａのスイッチングを行う場合におけるスイッチング損失の低減効果の低下を防止できる。また、受動素子のダイオード５０を用いることにより、第２駆動部３２内への電流の流れ込みを防止することを簡素な構成で実現できる。
【００５１】
・制御部４０は、プリチャージ処理を行う場合、第１Ａスイッチ２１Ａがオン状態に切り替えられる前に、第１Ｂスイッチ２１Ｂをオン状態に切り替える。これにより、第１Ｂスイッチ２１Ｂのボディダイオードに鉛蓄電池１１からの電流が流れることを防止でき、プリチャージ処理に伴う第１Ｂスイッチ２１Ｂの発熱を好適に抑制できる。
【００５２】
＜第１実施形態の変形例＞
図２に示したように、第１Ａスイッチ２１Ａよりも先に第１Ｂスイッチ２１Ｂをオン状態に切り替える構成に代えて、第１Ａスイッチ２１Ａのオン状態への切り替えタイミングと同じタイミングで第１Ｂスイッチ２１Ｂをオン状態に切り替えてもよい。
【００５３】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図５に示すように、電池ユニットＵ内の構成を変更する。図５において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図５では、図１に示した構成の一部の図示を省略している。
【００５４】
図５に示すように、第１スイッチＳＷ１には、第３スイッチＳＷ３が並列接続されている。第３スイッチＳＷ３は、一対のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである第３Ａスイッチ２３Ａ及び第３Ｂスイッチ２３Ｂで構成されている。第３Ａスイッチ２３Ａのドレインには、第１出力端子Ｐ１が接続され、第３Ａスイッチ２３Ａのソースには、第３Ｂスイッチ２３Ｂのソースが接続されている。第３Ｂスイッチ２３Ｂのドレインには、接続点Ｎが接続されている。第２スイッチＳＷ２に対して第３スイッチＳＷ３が並列接続されている構成は、プリチャージ処理時に流す電流を大きくするためである。なお、図５では、第１，第３スイッチＳＷ３について、ゲート及びソース間に接続された抵抗体、ツェナーダイオード及びコンデンサの記載を省略している。
【００５５】
電池ユニットＵは、第６駆動部３６及び第７駆動部３７を備えている。なお、第６駆動部３６及び第７駆動部３７は、第１駆動部３１と同じ構成である。このため、第６駆動部３６及び第７駆動部３７の詳細な説明を省略する。
【００５６】
第６駆動部３６の出力部には、第６ゲート経路Ｇ６を介して第３Ａスイッチ２３Ａのゲートが接続されている。第６ゲート経路Ｇ６には、第６ゲート抵抗体４６が設けられている。第７駆動部３７の出力部には、第７ゲート経路Ｇ７を介して第３Ｂスイッチ２３Ｂのゲートが接続されている。第７ゲート経路Ｇ７には、第７ゲート抵抗体４７が設けられている。制御部４０は、各蓄電池１１，１２の蓄電状態や、図示しない上位制御装置からの指令に基づいて、第１〜第７駆動部３１〜３７を介して各スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂをオンオフ制御する。
【００５７】
図６を用いて、本実施形態のプリチャージ処理について説明する。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、先の図２（ａ）〜図２（ｃ）に対応している。図６（ｄ），（ｅ）は、第６，第７駆動部３６，３７から第６，第７ゲート経路Ｇ６，Ｇ７への出力電圧の推移を示す。
【００５８】
図６では、先の図２との主な相違点のみ説明する。図６のｔ１〜ｔ５は、図２のｔ１〜ｔ５に対応している。時刻ｔ４において、制御部４０は、第６，第７駆動部３６，３７に対してオン指令を出力する。その結果、第６，第７駆動部３６，３７から第３Ａ，Ｂスイッチ２３Ａ，２３Ｂのゲートに供給される電圧が、第１時定数τ１に従ってＶＰまで急峻に立ち上がる。これにより、第３Ａ，Ｂスイッチ２３Ａ，２３Ｂが第１スイッチング速度でオン状態に切り替えられる。
【００５９】
以上説明した本実施形態では、第１，第３スイッチＳＷ１，ＳＷ３のうち、第１スイッチＳＷ１側のみ時定数を変更な構成とした。これにより、プリチャージ処理時に流す電流を大きくしつつ、電源制御回路の複雑化を好適に回避できる。これにより、電源制御回路のコストを削減できる。
【００６０】
なお、第１実施形態と同様に、第１駆動部３１が故障した場合には、第２駆動部３２により第１Ａスイッチ２１Ａのスイッチングを行うことができる。
【００６１】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６２】
・ダイオード５０が第２ゲート経路Ｇ２に設けられてなくてもよい。この場合、第１Ａスイッチ２１Ａのゲートを適正に充電できる程度に、第２駆動部３２の出力電圧を確保できることが望ましい。
【００６３】
・整流素子としては、受動素子としてのダイオードに限らず、例えば、能動素子としてのスイッチであってもよい。この場合、制御部４０は、このスイッチを、先の図２の時刻ｔ４まではオン状態に維持し、時刻ｔ４でオフ状態に切り替えればよい。
【００６４】
・電気負荷としては、ＩＳＧ１３に限らない。容量成分（コンデンサ）を持つ電気負荷であれば、例えば、シートヒータや、リアウィンドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウィンドウのワイパ、空調装置の送風ファン等であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１１…鉛蓄電池、１３…ＩＳＧ、１４…平滑コンデンサ、３１…第１駆動部、３２…第２駆動部、４０…制御部、ＳＷ１…第１半導体スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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