(57)【要約】【課題】回路異常の発生状態の判定を、よりいっそう効率的に行うことができる構成を提供すること。【解決手段】故障検知部（２０）は、第一スイッチ（１４）〜第三スイッチ（１６）をすべてオフした状態にて第二極側判定電圧を取得することで、第二スイッチ（１５）又は第三スイッチにおける短絡故障の発生を検知する。第二極側判定電圧は、第一位置（第一スイッチと前記第二スイッチとの並列接続体よりも負荷側）と第二位置（電源電池の第一極と第一スイッチとの間）との間の電圧である。また、故障検知部は、第三スイッチのみをオンした状態にて第一極側判定電圧を取得することで、第一スイッチにおける短絡故障の発生状態を検知する。第一極側判定電圧は、第一位置と第三位置（第一スイッチよりも負荷側）との間の電圧である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側回路（ＬＣ）に向けて電力を出力するように設けられた、電源電池（１１）と、
オンオフ動作が制御されることで前記電源電池の第一極（１１ａ）と前記負荷側回路との間の通電状態を切替えるように、前記第一極と前記負荷側回路との間に設けられた、第一スイッチ（１４）と、
オンオフ動作が制御されることで前記電源電池の第二極（１１ｂ）と前記負荷側回路との間の通電状態を切替えるように、前記第二極と前記負荷側回路との間に設けられた、第二スイッチ（１５）と、
オンオフ動作が制御されることで前記第二極と前記負荷側回路との間の通電状態を切替えるように、前記第二極と前記負荷側回路との間にて抵抗（１７）とともに前記第二スイッチに並列に設けられた、第三スイッチ（１６）と、
前記第一スイッチにおける常時通電する短絡故障、及び、前記第二スイッチ又は前記第三スイッチにおける前記短絡故障の、発生状態を検知するように設けられた、故障検知部（２０）と、
を備えた電源装置（１０）であって、
前記故障検知部は、
前記第一スイッチ、前記第二スイッチ及び前記第三スイッチをすべてオフした状態にて、前記第三スイッチ及び前記抵抗を含む直列接続体と前記第二スイッチとの並列接続体よりも前記負荷側回路側の第一位置（Ｎ１）と、前記第一極と前記第一スイッチとの間の第二位置（Ｎ２）と、の間の電圧である第二極側判定電圧を取得することで、前記第二スイッチ又は前記第三スイッチにおける前記短絡故障の発生状態を検知するとともに、
前記第三スイッチのみをオンした状態にて、前記第一位置と、前記第一スイッチよりも前記負荷側回路側の第三位置（Ｎ３）と、の間の電圧である第一極側判定電圧を取得することで、前記第一スイッチにおける前記短絡故障の発生状態を検知する
ように構成されたことを特徴とする、電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記故障検知部は、
前記第二位置への通電経路と、前記第三位置への通電経路と、を切替えることで、前記第一極側判定電圧の取得と前記第二極側判定電圧の取得とを切替えるように設けられた、取得電圧切替部（２３）
を備えたことを特徴とする、電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、電源電池と負荷側回路との間の一対の電力配線にそれぞれメインリレーを設けるとともに、プリチャージリレーと抵抗との直列接続体を一方のメインリレーに対して並列に設けた構成を有するものが、広く知られている。そして、これらのリレーにおける溶着故障を検知するための技術も、従来種々提案されている（例えば、特開２０００−１３４７０７号公報や特開２００７−１６５２５３号公報等参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３４７０７号公報
【特許文献２】特開２００７−１６５２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０００−１３４７０７号公報に記載の従来技術においては、まず、すべてのリレーをオフした状態での通電状態により、正極側メインリレーと、これと並列に設けられたプリチャージリレーと、のうちの、少なくともいずれか一方が正常であることが判定される（このときは、正極側メインリレー又はプリチャージリレーに溶着故障が発生しているか否かは定かではない。）。次に、プリチャージリレーのみをオンした状態での通電状態により、負極側メインリレーが正常であるか否かが判定される。
【０００５】
負極側メインリレーが正常であることが判定されると、続いて、当該負極側メインリレーをオンした後にプリチャージリレーをオフしたときの通電状態により、正極側メインリレーとプリチャージリレーとのうちのいずれか一方に溶着故障が発生したか否かが判定される。しかしながら、かかる従来技術においては、仮に正極側メインリレーに溶着故障が発生していた場合、負極側メインリレーをオンした際に突入電流が生じることで、それまで正常であった負極側メインリレーに新たに溶着故障を発生させてしまう懸念があった。
【０００６】
この点、特開２００７−１６５２５３号公報に記載の従来技術においては、すべてのリレーをオフした状態で、正極側メインリレーの出力端側と電池負極端子との間の電圧と、負極側メインリレーの出力端側と電池正極端子との間の電圧と、が取得される。そして、これらの電圧に基づいて、リレーの溶着故障の有無が判定される。かかる従来技術によれば、リレーの溶着故障の判定の際の、リレーのスイッチング操作に起因する突入電流の発生は回避される。しかしながら、かかる従来技術を実現するに際しては、上述のような２つの電圧を取得するための構成の増加（具体的には配線等の増加）や制御処理上の負担増大等のデメリットが大きかった。
【０００７】
本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、回路異常の発生状態の判定を、よりいっそう効率的に行うことができる構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電源装置は、電源電池と、第一スイッチと、第二スイッチと、第三スイッチと、故障検知部と、を備えている。前記電源電池は、負荷側回路に向けて電力を出力するように設けられている。具体的には、前記電源電池は、充放電可能な二次電池であってもよい。
【０００９】
前記第一スイッチは、前記電源電池の第一極と、前記負荷側回路と、の間に設けられている。この第一スイッチは、オンオフ動作が制御されることで、前記第一極と前記負荷側回路との間の通電状態を切替えるように構成されている。前記第二スイッチは、前記電源電池の第二極と、前記負荷側回路と、の間に設けられている。この第二スイッチは、オンオフ動作が制御されることで、前記第二極と前記負荷側回路との間の通電状態を切替えるように構成されている。
【００１０】
前記第三スイッチは、前記第二極と前記負荷側回路との間にて、抵抗とともに前記第二スイッチに並列に設けられている。すなわち、前記第三スイッチと前記抵抗とは、直列に接続されている。そして、前記第三スイッチ及び前記抵抗を含む直列接続体と、前記第二スイッチと、の並列接続体が、前記第二極側にて形成されている。この第三スイッチは、オンオフ動作が制御されることで、前記第二極と前記負荷側回路との間の通電状態（すなわち前記抵抗における通電状態）を切替えるように構成されている。
【００１１】
前記故障検知部は、前記第一スイッチにおける常時通電する短絡故障、及び、前記第二スイッチ又は前記第三スイッチにおける前記短絡故障の、発生状態を検知するように設けられている。本発明の特徴は、かかる故障検知部が、以下のように動作すべく構成されたことにある。
【００１２】
すなわち、前記故障検知部は、前記第一スイッチ、前記第二スイッチ及び前記第三スイッチをすべてオフした状態にて、第二極側判定電圧を取得することで、前記第二スイッチ又は前記第三スイッチにおける前記短絡故障の発生状態を検知する。ここで、前記第二極側判定電圧は、第一位置と第二位置との間の電圧である。前記第一位置は、前記直列接続体と、前記第二スイッチと、によって形成された並列接続体よりも、前記負荷側回路側の位置である。前記第二位置は、前記第一極と前記第一スイッチとの間の位置である。また、前記故障検知部は、前記第三スイッチのみをオンした状態にて、第一極側判定電圧を取得することで、前記第一スイッチにおける前記短絡故障の発生状態を検知する。ここで、前記第一極側判定電圧は、前記第一位置と第三位置（前記第一スイッチよりも前記負荷側回路側の位置）との間の電圧である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源装置の概略構成を示す図。
【図２】図１に示されているリレー制御部による溶着判定（溶着故障の有無の判定）動作の一具体例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、変形例は、当該実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した一実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１５】
＜構成＞
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電源装置１０は、いわゆるハイブリッド自動車あるいは電気自動車に搭載されている。この電源装置１０は、充放電可能な二次電池である電源電池１１を備えている。電源電池１１は、負荷側回路ＬＣとの間で電力を授受可能に設けられている。負荷側回路ＬＣは、いわゆるインバータ回路を備えていて、電源電池１１と図示しない負荷（モータジェネレータ等）との間に設けられている。
【００１６】
電源電池１１における負極１１ａ（本発明の第一極に相当する）及び正極１１ｂ（本発明の第二極に相当する）には、それぞれ、負極側電力配線１２及び正極側電力配線１３が接続されている。負極側電力配線１２における負荷側回路ＬＣ側の末端である負極側出力端子ＴＮは、接続配線ＷＮを介して負荷側回路ＬＣに接続されている。同様に、正極側電力配線１３における負荷側回路ＬＣ側の末端である正極側出力端子ＴＰは、接続配線ＷＰを介して負荷側回路ＬＣに接続されている。なお、負荷側回路ＬＣにおける、接続配線ＷＰに接続された電力配線と、接続配線ＷＮに接続された電力配線との間には、コンデンサＣ０が設けられている。
【００１７】
負極側電力配線１２における、負極１１ａと負極側出力端子ＴＮとの間の位置には、第一メインリレー１４が装着されている。すなわち、第一メインリレー１４における一方の電力端子は、負極側電力配線１２における負極１１ａ側の部分に接続されている。また、他方の電力端子は、負極側電力配線１２における負極側出力端子ＴＮ側の部分に接続されている。本発明の第一スイッチとしての第一メインリレー１４は、制御端子への所定の制御信号の入力に応じてオンオフ動作が制御されることで、負極１１ａと負極側出力端子ＴＮとの間の通電状態を切替えるように設けられている。
【００１８】
同様に、正極側電力配線１３における、正極１１ｂと正極側出力端子ＴＰとの間の位置には、第二メインリレー１５が装着されている。本発明の第二スイッチとしての第二メインリレー１５は、制御端子への所定の制御信号の入力に応じてオンオフ動作が制御されることで、正極１１ｂと正極側出力端子ＴＰとの間の通電状態を切替えるように設けられている。
【００１９】
また、正極１１ｂ側には、プリチャージリレー１６と抵抗１７との直列接続体が、第二メインリレー１５に並列に設けられている。すなわち、かかる直列接続体と、第二メインリレー１５とは、正極１１ｂと正極側出力端子ＴＰとの間にて並列接続されている。本発明の第三スイッチとしてのプリチャージリレー１６は、制御端子への所定の制御信号の入力に応じてオンオフ動作が制御されることで、正極１１ｂと正極側出力端子ＴＰとの間の、上述の直列接続体を介しての通電状態（すなわち抵抗１７における通電状態）を切替えるように設けられている。
【００２０】
さらに、電源装置１０は、リレー制御部２０を備えている。リレー制御部２０は、第一メインリレー１４、第二メインリレー１５、及びプリチャージリレー１６のそれぞれにおける制御端子に対して、上述の制御信号を出力するようになっている。また、本発明の故障検知部を構成するリレー制御部２０は、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６における、溶着による短絡故障（以下、かかる故障を単に「溶着」と称する。）の発生状態を検知するようになっている。ここで、「短絡故障」とは、第一メインリレー１４等にて発生する故障であって、制御端子への制御信号の入力状態にかかわらず一対の電力端子間が常時通電する状態となることをいう。
【００２１】
具体的には、リレー制御部２０は、駆動信号出力部２１と、電圧取得部２２と、取得電圧切替部２３と、を備えている。駆動信号出力部２１は、第一メインリレー１４、第二メインリレー１５、及びプリチャージリレー１６の各々における制御端子に接続されている。この駆動信号出力部２１は、第一メインリレー１４、第二メインリレー１５、及びプリチャージリレー１６の各々におけるオンオフ動作を制御するための制御信号を出力するようになっている。
【００２２】
電圧取得部２２における一方の取得電圧入力端子は、第一ノードＮ１に接続されている。電圧取得部２２における他方の取得電圧入力端子は、取得電圧切替部２３を介して、第二ノードＮ２及び第三ノードＮ３に接続されている。ここで、本発明の第一位置としての第一ノードＮ１は、正極側電力配線１３上の位置であって、第二メインリレー１５と上述の直列接続体とによって形成された並列接続体よりも負荷側回路ＬＣ側の位置である。また、本発明の第二位置としての第二ノードＮ２は、負極側電力配線１２上の位置であって、負極１１ａと第一メインリレー１４との間の位置である。さらに、本発明の第三位置としての第三ノードＮ３は、負極側電力配線１２上の位置であって、第一メインリレー１４よりも負荷側回路ＬＣ側の位置である。
【００２３】
電圧取得部２２は、取得電圧切替部２３における切替動作に応じて、第一極側判定電圧及び第二極側判定電圧を取得するとともに、これらの電圧に基づいて上述の溶着の発生の有無を判定するようになっている。ここで、第一極側判定電圧は、プリチャージリレー１６のみをオンした状態で取得される、第一ノードＮ１と第三ノードＮ３との間の電圧である。この第一極側判定電圧は、第一メインリレー１４の溶着（すなわち負極１１ａ側における溶着）を判定するための電圧であるので、以下、単に「電圧Ｖｎ」と称する。また、第二極側判定電圧は、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６をすべてオフした状態にて取得される、第一ノードＮ１と第二ノードＮ２との間の電圧である。この第二極側判定電圧は、第二メインリレー１５又はプリチャージリレー１６の溶着（すなわち正極１１ｂ側における溶着）を判定するための電圧であるので、以下、単に「電圧Ｖｐ」と称する。
【００２４】
取得電圧切替部２３は、第一端子２３１と、第二端子２３２と、第三端子２３３と、を備えている。第一端子２３１は、電圧取得部２２における、上述の他方の取得電圧入力端子に接続されている。第二端子２３２は、第二ノードＮ２に接続されている。第三端子２３３は、第三ノードＮ３に接続されている。この取得電圧切替部２３は、電圧取得部２２における電圧Ｖｎの取得と電圧Ｖｐの取得との切替のために、第一端子２３１と第二端子２３２との通電と、第一端子２３１と第三端子２３３との通電と、を切替えるように構成されている。すなわち、取得電圧切替部２３は、第一端子２３１から第二ノードＮ２への通電経路と、第一端子２３１から第三ノードＮ３への通電経路と、を切替えるように設けられている。
【００２５】
＜動作＞
以下、本実施形態の構成における動作及び作用・効果について、図１と、図２に示されたフローチャートと、を適宜参照しつつ説明する。図２のフローチャートに示されたリレー溶着判定ルーチンは、リレー制御部２０によって、適宜のタイミングで実行される。ここで、図２においては、「ステップ」は「Ｓ」と略記されている。
【００２６】
このリレー溶着判定ルーチンにおける処理が開始されると、まず、ステップ２０１にて、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６がすべてオフされる。次に、ステップ２０２にて、電圧Ｖｐ取得のために、取得電圧切替部２３にて、第一端子２３１からの通電経路が、第二ノードＮ２への経路に設定（切替）される。続いて、ステップ２０３にて、電圧取得部２２により、電圧Ｖｐが取得される。その後、処理がステップ２０４に進行する。
【００２７】
ステップ２０４においては、ステップ２０３にて今回取得された電圧Ｖｐが所定値Ｖｐｒよりも低いか否かが判定される。ここで、第二メインリレー１５とプリチャージリレー１６とのうちの少なくともいずれか一方にて溶着が発生している場合、第一ノードＮ１と正極１１ｂとの間は、常時通電（可能な）状態となる。この場合、第一ノードＮ１と第二ノードＮ２との間の電圧Ｖｐは、電源電池１１の出力電圧（電源電圧）相当か、あるいは、かかる出力電圧に対して抵抗１７における電圧降下を加味した電圧となる。
【００２８】
そこで、今回取得された電圧Ｖｐが所定値Ｖｐｒ以上である場合（ステップ２０４＝ＮＯ）、第二メインリレー１５又はプリチャージリレー１６における溶着の発生が判定され（ステップ２０５）、本ルーチンの処理が終了する。一方、第二メインリレー１５又はプリチャージリレー１６にて溶着が発生していない場合（ステップ２０４＝ＹＥＳ）、処理がステップ２０６以降に進行する。
【００２９】
ここで、上述のようにして、第二メインリレー１５又はプリチャージリレー１６における溶着判定（あるいはそのための電圧Ｖｐの取得）が行われるに際して、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６はスイッチング操作されない。すなわち、予め、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６がオフされ、且つ取得電圧切替部２３における切替動作が行われる。その後、溶着判定あるいはそのための電圧Ｖｐの取得が行われる。このため、第二メインリレー１５又はプリチャージリレー１６における溶着判定に際して、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６への突入電流の通流が、良好に抑制される。
【００３０】
ステップ２０６においては、プリチャージリレー１６がオンされる。このとき、プリチャージリレー１６には抵抗１７が直列接続されている。このため、プリチャージリレー１６がオンされても、突入電流が通流する懸念がない。次に、ステップ２０７においては、電圧Ｖｎ取得のために、取得電圧切替部２３にて、第一端子２３１からの通電経路が、第三ノードＮ３への経路に設定（切替）される。続いて、ステップ２０８にて、電圧取得部２２により、電圧Ｖｎが取得される。その後、処理がステップ２０９に進行する。
【００３１】
上述のステップ２０４と同様に、ステップ２０９においては、ステップ２０８にて今回取得された電圧Ｖｎが所定値Ｖｎｒよりも低いか否かに応じて、第一メインリレー１４における溶着判定が行われる。すなわち、今回取得された電圧Ｖｎが所定値Ｖｎｒよりも低い場合（ステップ２０９＝ＹＥＳ）、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６のすべての正常が判定され（ステップ２１１）、本ルーチンの処理が終了する。一方、今回取得された電圧Ｖｎが所定値Ｖｎｒ以上である場合（ステップ２０９＝ＮＯ）、第一メインリレー１４における溶着の発生が判定され（ステップ２１１）、本ルーチンの処理が終了する。
【００３２】
ここで、上述のようにして、第一メインリレー１４における溶着判定（あるいはそのための電圧Ｖｎの取得）が行われるに際して、事前にステップ２０６にてプリチャージリレー１６がオン操作され且つステップ２０７にて取得電圧切替部２３における切替動作が行われた後は、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６はスイッチング操作されない。このため、第一メインリレー１４における溶着判定に際しても、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６への突入電流の通流が、良好に抑制される。
【００３３】
上述のように、本実施形態の構成によれば、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６への突入電流の通流が良好に抑制されつつ、溶着判定が行われる。また、本実施形態の構成においては、電圧Ｖｎは、電源装置１０の出力端子間電圧（負極側出力端子ＴＮと正極側出力端子ＴＰとの間の電圧）そのものである。かかる出力端子間電圧は、電源装置１０における負荷側回路ＬＣとの間の電力の授受に関する通常の動作制御に用いられるものである。このため、第一ノードＮ１への通電経路や、第三ノードＮ３への通電経路は、リレー溶着判定の実施に関係なく通常設けられるものである。したがって、本実施形態によれば、リレー溶着判定やそのための電圧取得のための、構成の増加や制御処理の負担増大が、必要最小限に抑えられる。
【００３４】
＜変形例＞
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態の一部、及び、複数の変形例の全部又は一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
【００３５】
本発明は、上述した具体的な装置構成及び動作態様に限定されない。例えば、電源電池１１は、二次電池に限定されない。また、第一メインリレー１４〜プリチャージリレー１６は、いわゆる電磁継電器に限定されない。さらに、プリチャージリレー１６は、負極側電力配線１２側に設けられていてもよい（この場合、第一ノードＮ１〜第三ノードＮ３の位置は、図１に示されているものから適宜変更される。あるいは、この場合、電源電池１１の極性を単に反転させるだけでもよい。）。
【００３６】
その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構成及びその均等物の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構成をも含む。
【符号の説明】
【００３７】
１０…電源装置、１１…電源電池、１１ａ…負極、１１ｂ…正極、１４…第一メインリレー、１５…第二メインリレー、１６…プリチャージリレー、１７…抵抗、２０…リレー制御部、２１…駆動信号出力部、２２…電圧取得部、２３…取得電圧切替部。
【図１】
2014154221.tif 000003
【図２】
2014154221.tif 000004