(57)【要約】  負荷と並列に接続しているコンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出するために、電源装置は、入力側にコンデンサー（９）が並列に接続されている負荷（２０）に電力を供給するバッテリ（１）と、このバッテリ（１）と負荷（２０）との間に電気的に接続してなる出力スイッチ（３）と、出力スイッチ（３）のオフ状態で、負荷（２０）のコンデンサー（９）をプリチャージするプリチャージ回路（４）とを備えている。プリチャージ回路（４）は、バッテリ（１）よりも出力電圧の低いサブバッテリ（１１）と、このサブバッテリ（１１）の出力を昇圧してコンデンサー（９）をプリチャージする昇圧回路（５）とを備えている。さらに、電源装置は、プリチャージ回路（４）でプリチャージされるコンデンサー（９）の電圧上昇特性からコンデンサー（９）又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路（７）を備えている。
2017033411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、
前記バッテリよりも出力電圧の低いサブバッテリと、
前記サブバッテリの出力を昇圧してコンデンサーをプリチャージする昇圧回路とを備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載される電源装置であって、
前記サブバッテリが、１２Ｖの鉛バッテリである電源装置。
【請求項３】
入力側にコンデンサーが並列に接続されている負荷に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリと負荷との間に電気的に接続してなる出力スイッチと、
前記出力スイッチのオフ状態で、負荷のコンデンサーをプリチャージするプリチャージ回路とを備える電源装置であって、
前記プリチャージ回路が、前記バッテリの出力電圧を降圧してコンデンサーをプリチャージする降圧回路を備えており、
さらに、前記プリチャージ回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、プリチャージされるコンデンサーの上昇電圧とプリチャージ時間とから電圧上昇率を演算し、前記電圧上昇率が所定の正常範囲内にあると、コンデンサー及びその接続回路が正常であると判定してプリチャージを継続する電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率よりも高いと、コンデンサー又は接続回路のオープン故障と判定してプリチャージを停止する電源装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の上限よりも高く、かつ前記正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率以下であると、コンデンサーの劣化と判定する電源装置。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、前記電圧上昇率が前記正常範囲の下限よりも低く、かつ前記正常範囲の下限よりも低く設定された最低上昇率以上であると、コンデンサーの劣化と判定する電源装置。
【請求項８】
請求項４ないし７のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記異常検出回路は、プリチャージを開始後、所定の時間が経過してもコンデンサーの電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定してプリチャージを停止する電源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサー及びその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてコンデンサーをプリチャージする電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載される電源装置であって、
前記プリチャージ回路は、コンデンサーをプリチャージする出力電圧を、前記バッテリの出力電圧に準じる第２出力電圧と、前記第２出力電圧よりも低い第１出力電圧の二段階に制御可能としており、
前記第１出力電圧でコンデンサーのプリチャージを開始すると共に、前記異常検出回路がコンデンサーの劣化と判定すると、プリチャージを停止することなく出力電圧を前記第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可する電源装置。
【請求項１１】
請求項９に記載される電源装置であって、
前記プリチャージ回路は、
前記第１出力電圧を６０Ｖ以下とすると共に、前記第１出力電圧でプリチャージを行っている状態において前記異常検出回路が異常を検出した際に、負荷のコンデンサーへのプリチャージを停止することを特徴とする電源装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載される電源装置であって、
当該電源装置は、電動車両に搭載される電源装置であって、
前記バッテリから電力が供給される負荷が、
車両を走行させるモータと、
前記モータに前記バッテリからの電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータとを備え、
入力側に並列に接続されているコンデンサーが、前記ＤＣ／ＡＣインバータの入力側に設けられた平滑コンデンサーである電源装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか一項に記載される電源装置を備える電動車両であって、
前記電源装置が、車両を走行させるモータに電力を供給するようにしてなる電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷と並列に接続しているコンデンサーのプリチャージ回路を備える電源装置であって、コンデンサーやその接続回路の異常を検出する電源装置とこの電源装置を備える電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリから直流電力が供給される負荷は、並列にコンデンサーを接続することで、バッテリの電圧変動を少なくしながら安定して電力が供給される。このことを実現するために、たとえば車両用の電源装置では、車両負荷にコンデンサーを並列に接続している。さらに、電源装置では、リレーや半導体スイッチング素子などの出力スイッチが設けられて、コンデンサーと負荷がバッテリに接続されている。出力スイッチは、バッテリを負荷に接続する状態でオン、負荷に接続しない状態でオフに切り換えられる。車両用の電源装置では、車両のメインスイッチであるイグニッションスイッチのオンオフに連動して、この出力スイッチがオンオフに切り換えられている。すなわち、イグニッションスイッチのオン状態で出力スイッチをオン、イグニッションスイッチのオフ状態で出力スイッチをオフに切り換えている。こうした電源装置では、出力スイッチをオンに切り換えた場合、コンデンサーが充電されるために、接続直後には瞬間的に極めて大きなチャージ電流が流れる。過大なチャージ電流は、出力スイッチのリレー接点を損傷し、あるいは半導体スイッチング素子を故障させる原因となる。【０００３】
この問題を防止するために、プリチャージ回路を設け、このプリチャージ回路を経由してコンデンサーをプリチャージした後、出力スイッチをオンに切り換える電源装置が開発されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９０９７８号公報
【特許文献２】特開２００９−３８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これ等の公報に記載される電源装置は、プリチャージ回路を、一方の出力スイッチに並列に接続されたプリチャージスイッチとプリチャージ抵抗の直列回路で構成している。この電源装置は、プリチャージ回路が並列に接続された出力スイッチをオフとした状態でプリチャージスイッチをオンに切り換えて、プリチャージ回路でコンデンサーに電荷をプリチャージした後、出力スイッチをオンに切り換えることで、出力スイッチのオン状態における過大なチャージ電流を抑制できる。【０００６】
しかしながら、車両側に設けられたコンデンサーは大容量であり、そのプリチャージ制御についても、車両側のコンデンサーの状態によってプリチャージ中の電圧挙動が大きく変化するため、正常にプリチャージを完了させるのが容易でないという問題があった。また、車両側のコンデンサーを、バッテリから供給される電力でプリチャージするので、バッテリの状態によって、プリチャージ中の電圧や充電電流が変化するため、コンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出するのが容易でないという問題点があった。【０００７】
本発明は、従来のこのような欠点を解決するためになされたものである。本発明の目的の一は、負荷と並列に接続しているコンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出できる電源装置とこの電源装置を備える電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明の電源装置は、入力側にコンデンサー９が並列に接続されている負荷２０に電力を供給するバッテリ１と、このバッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続してなる出力スイッチ３と、出力スイッチ３のオフ状態で、負荷２０のコンデンサー９をプリチャージするプリチャージ回路４とを備えている。プリチャージ回路４は、バッテリ１よりも出力電圧の低いサブバッテリ１１と、このサブバッテリ１１の出力を昇圧してコンデンサー９をプリチャージする昇圧回路５とを備えている。さらに、電源装置は、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路７を備えている。
【０００９】
上記構成により、プリチャージ回路がコンデンサーをプリチャージする際に、コンデンサー又はその接続回路が正常状態か異常状態かを確実に判定することができる。それは、この電源装置が、プリチャージ回路を、バッテリよりも出力電圧の低いサブバッテリと、このサブバッテリの出力を昇圧してコンデンサーをプリチャージする昇圧回路で構成し、この昇圧回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から異常検出回路がコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するからである。この電源装置は、プリチャージ回路がサブバッテリの出力を昇圧回路で昇圧してコンデンサーをプリチャージするので、従来のようにバッテリの状態による影響を受けることなく、安定してプリチャージできる。その結果、プリチャージ時のコンデンサーの電圧上昇特性から、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に判定できる。
【００１０】
本発明の電源装置は、サブバッテリを１２Ｖの鉛バッテリとすることができる。この電源装置は、汎用性がある１２Ｖの鉛バッテリを使用するので、その扱いを容易にしつつ、１２Ｖの出力を昇圧回路で昇圧することで、プリチャージ回路の出力を低電圧から高電圧まで広い範囲でコントロール可能となる。とくに、車両に搭載される電源装置においては、電装用バッテリとして車両に搭載される鉛バッテリをサブバッテリに兼用して便利に使用できる。
【００１１】
本発明の他の側面に係る電源装置は、入力側にコンデンサー９が並列に接続されている負荷２０に電力を供給するバッテリ１と、このバッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続してなる出力スイッチ３と、出力スイッチ３のオフ状態で、負荷２０のコンデンサー９をプリチャージするプリチャージ回路４とを備え、このプリチャージ回路４が、バッテリ１の出力電圧を降圧してコンデンサー９をプリチャージする降圧回路６を備えている。さらに、電源装置は、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する異常検出回路７を備えている。
【００１２】
上記構成により、プリチャージ回路がコンデンサーをプリチャージする際に、コンデンサー又はその接続回路が正常状態か異常状態かを確実に判定することができる。それは、この電源装置が、プリチャージ回路を、バッテリの出力を降圧してコンデンサーをプリチャージする降圧回路で構成し、この降圧回路でプリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性から異常検出回路がコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するからである。この電源装置は、プリチャージ回路がバッテリの出力を降圧回路で降圧してコンデンサーをプリチャージするので、従来のようにバッテリの状態による影響を受けることなく、安定してプリチャージできる。その結果、プリチャージ時のコンデンサーの電圧上昇特性から、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に判定できる。
【００１３】
本発明の電源装置は、異常検出回路７が、プリチャージしているコンデンサー９の上昇電圧とプリチャージ時間とから電圧上昇率を演算し、電圧上昇率が所定の正常範囲内にあると、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定してプリチャージを継続することができる。
【００１４】
上記構成により、プリチャージされるコンデンサーの上昇電圧とプリチャージ時間から電圧上昇率を演算し、この電圧上昇率を正常範囲と比較することで、コンデンサー又はその接続回路が異常かどうかを簡単かつ確実に判定することができる。
【００１５】
本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率よりも高いと、コンデンサー９又は接続回路のオープン故障と判定してプリチャージを停止することができる。
本明細書において、「コンデンサー又は接続回路のオープン故障」とは、コンデンサー又はその接続回路の断線や接触不良等により回路が正常に接続されない状態を意味するものとする。
【００１６】
上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが急激な電圧上昇を示した場合にオープン故障であることを検出でき、異常状態を把握して適切な対策を講じることが可能となる。
【００１７】
本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の上限よりも高く、かつ正常範囲の上限よりも高く設定された最高上昇率以下であると、コンデンサー９の劣化と判定することができる。
【００１８】
上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが正常状態よりも早く電圧上昇することにより、コンデンサーが劣化した状態、とくに容量低下による劣化であると判定して適切な対策を講じることが可能となる。
【００１９】
本発明の電源装置は、異常検出回路７が、電圧上昇率が正常範囲の下限よりも低く、かつ正常範囲の下限よりも低く設定された最低上昇率以上であると、コンデンサー９の劣化と判定することができる。
【００２０】
上記構成により、プリチャージされるコンデンサーが正常状態よりも遅く電圧上昇することにより、コンデンサーが劣化した状態、とくに内部抵抗の増加による劣化であると判定して適切な対策を講じることが可能となる。
【００２１】
本発明の電源装置は、異常検出回路７が、プリチャージを開始後、所定の時間が経過してもコンデンサー９の電圧が上昇しないと、コンデンサー９又は接続回路のショート故障と判定してプリチャージを停止することができる。
【００２２】
上記構成により、プリチャージを開始してもコンデンサーの電圧が上昇しない場合にショート故障であることを検出でき、異常状態を把握して適切な対策を講じることが可能となる。
【００２３】
本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に制御可能として、第１充電電圧でコンデンサー９のプリチャージを開始すると共に、異常検出回路７がコンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を第２充電電圧に切り換えてコンデンサー９をプリチャージすることができる。
【００２４】
上記構成により、バッテリの出力電圧よりも低い第１充電電圧でのプリチャージにおいてコンデンサー又はその接続回路の異常を判定するので、コンデンサー電圧を高くすることなく異常判定でき、コンデンサー又はその接続回路の異常時における危険を回避できる。また、プリチャージ開始時の電圧を低く抑えることで、プリチャージ開始直後にプリチャージ回路の出力電圧が上昇して、負荷側の許容耐電圧を越えるのを有効に防止できる。
【００２５】
本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に制御可能として、第１充電電圧でコンデンサー９のプリチャージを開始すると共に、異常検出回路７がコンデンサー９の劣化と判定すると、プリチャージを停止することなく出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可することができる。
【００２６】
上記構成により、バッテリの出力電圧よりも低い第１充電電圧でのプリチャージにおいて異常検出回路がコンデンサーの劣化と判定した場合に、コンデンサーの劣化の程度により、プリチャージを停止することなく、出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続して、条件付きでその使用を許可することができる。例えば、コンデンサーが劣化して平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用が可能な場合には、プリチャージを継続してその使用を許可することができる。
【００２７】
本発明の電源装置は、プリチャージ回路４が、第１出力電圧を６０Ｖ以下とすると共に、第１出力電圧でプリチャージを行っている状態において異常検出回路７が異常を検出すると、負荷２０のコンデンサー９へのプリチャージを停止することができる。上記構成により、第一段階として、第１出力電圧を６０Ｖ以下とすることで、仮に第一段階で異常検出してプリチャージを中断した場合においても、高圧と分類されないため、強制放電する回路が不要となる。このため、回路構成を簡略化して低コストにできる。
【００２８】
本発明の電源装置は、電動車両に搭載される電源装置であって、バッテリ１から電力が供給される負荷２０が、車両を走行させるモータ２２と、モータ２２にバッテリ１からの電力を供給するＤＣ／ＡＣインバータ２１とを備え、入力側に並列に接続されているコンデンサー９を、ＤＣ／ＡＣインバータ２１の入力側に設けられた平滑コンデンサーとすることができる。
【００２９】
本発明の電動車両は、上記のいずれかの電源装置を備え、電源装置が車両を走行させるモータ２２に電力を供給することができる。
上記構成により、電動車両に搭載する電源装置によるコンデンサーのプリチャージ時において、コンデンサー又はその接続回路の異常を確実に検出し、異常の程度に応じてプリチャージを停止し、あるいは車両側に警告することで、電動車両の安全な走行を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る電源装置の一例を示すブロック図である。
【図３】プリチャージされるコンデンサーの電圧上昇特性を示すグラフである。
【図４】コンデンサー及びその接続回路が正常な状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。
【図５】コンデンサーが劣化して容量が低下した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。
【図６】コンデンサー又はその接続回路がオープン故障した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。
【図７】コンデンサーが劣化して内部抵抗が増加した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。
【図８】コンデンサー又はその接続回路がショート故障した状態におけるコンデンサー電圧の変化とタイミングチャートを示す図である。
【図９】エンジンとモータで走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【図１０】モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置とこの電源装置を備える電動車両を例示するものであって、本発明は、電源装置とこの電源装置を備える電動車両を以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して同一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に同一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
【００３２】
本発明に係る電源装置の一例として、ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車、電気自動車の駆動用モータを負荷とする電動車両の電源として適用した例を図１と図２に示す。なお、本発明の電源装置は、電動車両に限られず、モータを用いた負荷、例えばロボットや産業用生産機械に適用できる。また、モータに限られず、コンデンサーを並列に接続している負荷に電力を供給する全ての電源装置に利用できる。
【００３３】
（電源装置１００、２００）
図１と図２の電源装置１００、２００は、バッテリ１と、出力スイッチ３と、プリチャージ回路４とを備えている。バッテリ１は、複数の電池２を直列に接続している。このバッテリ１は、出力スイッチ３を介して負荷２０に接続されている。プリチャージ回路４は、負荷２０の入力側に並列に接続しているコンデンサー９を、出力スイッチ３がオンに切り換えられる前に、すなわち出力スイッチ３のオフ状態でプリチャージする。さらに、図の電源装置１００、２００は、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出すると共に、出力スイッチ３のオンオフとプリチャージ回路４の動作状態を制御する異常検出回路７を備えている。
【００３４】
（負荷２０）
図１と図２に示す負荷２０は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１と、このＤＣ／ＡＣインバータ２１の出力側に接続しているモータ２２と発電機２３とを備える。ＤＣ／ＡＣインバータ２１は、バッテリ１の直流を交流に変換してモータ２２に電力を供給し、発電機２３の交流を直流に変換してバッテリ１を充電する。
【００３５】
なお、上記の例では、電源装置で駆動する負荷２０として、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２を接続しているが、直流モータなど、直流駆動可能な負荷を直接接続する場合は、ＤＣ／ＡＣインバータを省略することもできる。また、直流で駆動される負荷は、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力を供給することもできる。
【００３６】
（コンデンサー９）
負荷２０の入力側には、並列にコンデンサー９が接続されている。入力側に並列に接続されたコンデンサー９は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１の入力側に設けられた平滑コンデンサーである。このコンデンサー９は、静電容量を、例えば３００μＦ〜３０００μＦとする大容量の電解コンデンサーである。電解コンデンサーは、容積に対する静電容量を大きくできる。コンデンサーは、電解コンデンサーに代わって積層セラミックコンデンサーなど、他の静電容量の大きいコンデンサーを使用することもできる。なお、コンデンサー９は、経時的に静電容量が次第に減少して故障し、あるいは急激に静電容量が減少して故障し、あるいはまた、経年劣化により内部抵抗が増加して故障することがある。
【００３７】
（バッテリ１）
バッテリ１は、負荷２０に電力を供給する。図１と図２の電源装置１００、２００は、バッテリ１からＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２に電力を供給する。また、バッテリ１は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介して発電機２３で充電される。バッテリ１は、負荷２０のモータ２２に大電力を供給するために、多数の電池２を直列に接続して出力電圧を高くしている。また、バッテリは、複数の電池を並列に接続して充電容量を大きくできる。電池２は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等の非水電解質電池、あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。ただし、電池には、充放電できる他の全ての二次電池を使用することができる。バッテリ１は、負荷２０に大電力を供給できるように、たとえば、出力電圧を２００〜４００Ｖと高くしている。
【００３８】
図１と図２に示すバッテリ１は、多数の電池２を２つの電池ブロックに分割して、これ等の電池ブロックを互いに直列に接続している。直列に接続される電池ブロックの間には、保護素子１８と電流センサー１９とを直列に接続している。図に示す保護素子１８はヒューズで、過電流が流れると溶断されて電流を遮断し、バッテリ１を保護するようにしている。
【００３９】
（出力スイッチ３）
出力スイッチ３は、バッテリ１と負荷２０との間に電気的に接続されるスイッチである。この出力スイッチ３は、異常検出回路７でオンオフに制御されて、バッテリ１と負荷２０との通電状態を制御している。図に示す出力スイッチ３は、バッテリ１の正極側と、プラス側の出力端子１０との間に接続してなる第１出力スイッチ３Ａと、バッテリ１の負極側と、マイナス側の出力端子１０との間に接続してなる第２出力スイッチ３Ｂとからなる。ただ、電源装置は、必ずしも正負の出力側に出力スイッチ３を接続する必要はなく、一方の出力側に出力スイッチを接続することもできる。図に示す電源装置は、出力スイッチ３を機械的に可動する接点を有するリレーとしている。ただ、出力スイッチには、リレーに替えて、半導体スイッチング素子等の通電状態をオンオフに制御できる他のスイッチも使用できる。
【００４０】
（プリチャージ回路４）
プリチャージ回路４は、出力スイッチ３をオンに切り換えるのに先だって、負荷２０の入力側に接続している大容量のコンデンサー９をプリチャージして、出力スイッチ３に過大な突入電流が流れるのを阻止する。図１と図２のプリチャージ回路４は、コンデンサー９を所定の電圧でプリチャージできる回路構成としている。
【００４１】
図１に示すプリチャージ回路４は、バッテリ１よりも出力電圧の低いサブバッテリ１１と、このサブバッテリ１１の出力を昇圧してコンデンサー９をプリチャージする昇圧回路５とを備えている。
【００４２】
サブバッテリ１１は、車両に搭載される電装用のバッテリであって、１２Ｖの鉛バッテリ１１Ａとしている。この構造は、一般に車両に搭載される電装用の鉛バッテリ１１Ａをサブバッテリ１１として使用するので、他のバッテリを用意することなく低コストにできる。また、車両に搭載される鉛バッテリ１１Ａは、車両の使用状態において常に充電されているので、プリチャージ回路４の電源として昇圧回路５に電力を供給する際に、電池容量が不足する事態を有効に防止できる。ただ、サブバッテリには、車両に搭載される電装用のバッテリを使用することなく、他のバッテリを装備して使用することもできる。このサブバッテリは、好ましくは二次電池として、充電により所定の容量に確保される。
【００４３】
昇圧回路５は、サブバッテリ１１から供給される電力を昇圧する昇圧コンバータ５Ａである。昇圧コンバータ５ＡはＤＣ／ＤＣコンバータで、プラス側の出力が、第１出力スイッチ３Ａとプラス側の出力端子１０との間に接続されると共に、マイナス側の出力が、第２出力スイッチ３Ｂとマイナス側の出力端子１０との間に接続されている。この昇圧コンバータ５Ａは、異常検出回路７で動作状態がオンオフに制御されて、サブバッテリ１１から入力されるＤＣ１２Ｖを所定の電圧に昇圧して出力し、コンデンサー９をプリチャージする。
【００４４】
さらに、図２に示すプリチャージ回路４は、バッテリ１の出力電圧を降圧してコンデンサー９をプリチャージする降圧回路６を備えている。降圧回路６は、バッテリ１から供給される電力を降圧する降圧コンバータ６Ａである。降圧コンバータ６ＡはＤＣ／ＤＣコンバータで、プラス側の出力が、第１出力スイッチ３Ａとプラス側の出力端子１０との間に接続されると共に、マイナス側の出力が、第２出力スイッチ３Ｂとマイナス側の出力端子１０との間に接続されている。この降圧コンバータ６Ａは、異常検出回路７で動作状態がオンオフに制御されて、バッテリ１から入力される高圧の直流電圧を所定の電圧に降圧して出力し、コンデンサー９をプリチャージする。
【００４５】
以上のプリチャージ回路４は、出力スイッチ３がオフに切り換えられた状態で、コンデンサー９をプリチャージする。コンデンサー９が所定の電圧までプリチャージされると、昇圧コンバータ５Ａや降圧コンバータ６Ａがオフ状態に切り換えられた後、出力スイッチ３がオフからオンに切り換えられて、バッテリ１が負荷２０に接続される。出力スイッチ３は、コンデンサー９がプリチャージされてオン状態に切り換えられるので、コンデンサー９をチャージする過大なチャージ電流は流れない。昇圧コンバータ５Ａや降圧コンバータ６Ａがオフに切り換えられるタイミングや、出力スイッチ３がオンに切り換えられるタイミングは、異常検出回路７でコントロールされる。
【００４６】
さらに、プリチャージ回路４は、昇圧回路５や降圧回路６の出力電圧を二段階に制御可能としている。昇圧回路５や降圧回路６は、コンデンサー９をプリチャージする出力電圧を、バッテリ１の出力電圧に準じる第２充電電圧と、第２充電電圧よりも低い第１充電電圧の二段階に切り換えできる構造としている。ここで、第１充電電圧は、６０Ｖ以下の電圧であって、例えば、４８〜６０Ｖとすることができる。また、第２充電電圧は、バッテリ１の出力電圧に準じる電圧であって、例えば、２００〜４００Ｖとすることができる。
【００４７】
このプリチャージ回路４は、昇圧回路５や降圧回路６の出力電圧を第１充電電圧としてコンデンサー９のプリチャージを開始する。このように、プリチャージ開始時の電圧を低く抑えることで、プリチャージ開始直後にプリチャージ回路４の出力電圧が上昇して、負荷側の許容耐電圧を越えるのを有効に防止できる。また、プリチャージ回路４は、後述する異常検出回路７がコンデンサー９又はその接続回路の異常、例えばオープン故障やショート故障等の重大な異常があると判定すると、直ちにプリチャージを中断する。このとき、プリチャージ回路４は、第１充電電圧を６０Ｖ以下としているので、異常検出によりプリチャージを中断した場合においても、高圧と分類されないため、強制放電する回路やその制御を省略できる。
【００４８】
さらに、プリチャージ回路４は、異常検出回路７がコンデンサー９又はその接続回路が正常であると判定すると、出力電圧を第２充電電圧に切り換えてコンデンサー９のプリチャージを継続する。これにより、コンデンサー９を速やかに所定の電圧までプリチャージできる。また、異常検出回路７がコンデンサー９の劣化と判定した場合であっても、コンデンサー９の劣化の程度により、プリチャージを停止することなくプリチャージを継続することができる。例えば、コンデンサーが劣化して平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できない状態であっても、短時間の使用が可能な場合には、プリチャージを継続してその使用を許可することができる。この場合も、プリチャージ回路４の出力電圧を第２出力電圧に切り換えてプリチャージを継続する。これにより、異常検出時において、車両の走行を禁止することなく適切な対応が可能となる。
【００４９】
（異常検出回路７）
異常検出回路７は、出力スイッチ３のオンオフを制御し、かつプリチャージ回路４の昇圧回路や降圧回路の動作状態を制御するコントロール回路１６と、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出するために、コンデンサー９の電圧を検出する電圧検出回路１４と、この電圧検出回路１４から入力される信号から異常を判定する判定回路１５とを備えている。
【００５０】
（コントロール回路１６）
コントロール回路１６は、負荷側のメイン制御回路２７から入力されるオン信号（例えば、イグニッションスイッチがオンに切り換えられた状態）で、出力スイッチ３とプリチャージ回路４を制御して、バッテリ１を負荷２０に接続する。コントロール回路１６は、メイン制御回路２７からオン信号が入力されると、出力スイッチ３をオフに保持した状態で、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６をオン状態に切り換えてコンデンサー９のプリチャージを開始する。コンデンサー９がプリチャージされると、コントロール回路１６は、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６をオフ状態に切り換えた後、出力スイッチ３をオンに切り換えてバッテリ１を負荷２０に接続する。また、異常検出回路７は、メイン制御回路２７からオフ信号（例えば、イグニッションスイッチがオフに切り換えられた状態）が入力されると、出力スイッチ３をオフに切り換えて、バッテリ１を負荷２０から切り離す。
【００５１】
（電圧検出回路１４）
電圧検出回路１４は、プリチャージ回路４がコンデンサー９のプリチャージを開始するとコンデンサー９の電圧を検出する。電圧検出回路１４は、コンデンサー９をプリチャージするタイミング、すなわち、コンデンサー９のプリチャージが開始されると、コンデンサー９の初期電圧Ｖ０を検出すると共に、所定のサンプリング周期でコンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖを検出する。電圧検出回路１４のサンプリング周期Ｔは、例えば、プリチャージ回路４がコンデンサー９のプリチャージを１００ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃで終了させる電源装置においては１０ｍｓｅｃとすることができる。
【００５２】
（判定回路１５）
判定回路１５は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性から、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出する。判定回路１５は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇率ａを演算し、演算された電圧上昇率ａを予め設定された閾値と比較して、コンデンサー９又はその接続回路の異常を検出する。判定回路１５は、例えば、図３に示すように、コンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖが、０Ｖの状態から所定の第１充電電圧Ｖｒまで上昇するのにかかったプリチャージ時間ｔを検出し、第１充電電圧Ｖｒとプリチャージ時間ｔから電圧上昇率ａを演算する。電圧上昇率ａは、以下の式で演算される。
ａ＝Ｖｒ／ｔ
【００５３】
ここで、第１充電電圧Ｖｒは、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６が二段階に出力電圧を調整可能な場合においては、低電圧となる第１出力電圧とし、あるいは、第１出力電圧よりもやや低い電圧とすることができる。また、プリチャージ時間ｔは、コンデンサー９の電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのサンプリング回数ｘから演算される。すなわち、プリチャージ時間ｔは、以下の式で演算される。
（プリチャージ時間ｔ）＝（サンプリング回数ｘ）×（サンプリング周期Ｔ）
【００５４】
判定回路１５は、図３に示すように、所定のサンプリング周期で検出されるコンデンサー９のコンデンサー電圧Ｖが、０Ｖから第１充電電圧Ｖｒまで上昇するのにかかったプリチャージ時間ｔから電圧上昇率ａを演算し、さらに、演算された電圧上昇率ａが所定の範囲内にあるかどうかを判定して、コンデンサー又はその接続回路の異常を検出する。なお、図３においては、横軸をプリチャージ時間ｔとし、縦軸をコンデンサー電圧Ｖとしているので、Ｖｒ／ｔで演算される電圧上昇率ａは、それぞれ、２点（０，０）と（ｔ，Ｖｒ）を通る直線ｍの傾きとして求められる。また、図３においては、電圧上昇率ａの正常範囲をわかりやすくするために、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１を示す直線ｎ１と、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２を示す直線ｎ２を表示している。
【００５５】
図３の曲線Ｃは、コンデンサー９及びその接続回路が正常な状態であって、コンデンサー９をプリチャージする状態におけるコンデンサーの電圧上昇特性を示している。判定回路１５は、図３の曲線Ｃで示すように、電圧上昇率ａ３（ａ３＝Ｖｒ／ｔ３）が正常範囲内にあると、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定する。すなわち、判定回路１５は、ｂ１≦ａ３≦ｂ２のとき、コンデンサー９及びその接続回路が正常であると判定する。
【００５６】
また、図３の曲線Ｂは、コンデンサー９の異常な状態であって、とくに、コンデンサー９の劣化により、その静電容量が低下した状態を示している。この状態では、コンデンサー９の容量が低下しているため、コンデンサー９のプリチャージ時において、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ２は、正常な状態に比べて短くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、曲線Ｂで示すように、電圧上昇率ａ２（ａ２＝Ｖｒ／ｔ２）が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりも高くなるが、この電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３の直線ｎ３を参照）以下の状態、すなわち、ｂ１＜ａ２≦ｂ３のとき、コンデンサー９の劣化（容量低下）と判定する。ただ、この状態では、条件付きで使用可能な状態にあると判定することができる。したがって、最高上昇率ｂ３は、コンデンサーを条件付きで使用可能な限界を示す最高値に設定される。
【００５７】
また、図３の曲線Ａは、コンデンサー９又はその接続回路が異常な状態であって、とくにオープン故障の状態を示している。ここで、コンデンサー９又はその接続回路におけるオープン故障とは、コンデンサーやその接続回路の断線や接触不良等により回路が正常に接続されない状態、または接続抵抗が異常に大きい状態を意味している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージを開始すると、コンデンサー電圧Ｖが急激に上昇し、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ１は極めて短くなる。したがって、判定回路１５は、曲線Ａで示すように、電圧上昇率ａ１（ａ１＝Ｖｒ／ｔ１）が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３の直線ｎ３を参照）よりも高くなる状態、すなわち、ｂ３＜ａ１のとき、コンデンサー９又はその接続回路がオープン故障であると判定する。
【００５８】
さらに、図３の曲線Ｄは、コンデンサー９の異常な状態であって、とくに、コンデンサー９の劣化により、その内部抵抗が増加した状態を示している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージ時において、コンデンサー電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒに上昇するまでのプリチャージ時間ｔ４は、正常な状態に比べて長くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、曲線Ｄで示すように、電圧上昇率ａ４（ａ４＝Ｖｒ／ｔ４）が、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりも低くなるが、この電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４（図３の直線ｎ４を参照）以上の状態、すなわち、ｂ４≦ａ４＜ｂ２のとき、コンデンサー９の劣化（内部抵抗増加）と判定する。ただ、この状態では、条件付きで使用可能な状態にあると判定することができる。したがって、最低上昇率ｂ４は、コンデンサーを条件付きで使用可能な限界を示す最低値に設定される。
【００５９】
さらにまた、図３の曲線Ｅは、コンデンサー９又はその接続回路が異常な状態であって、とくにショート故障の状態を示している。この状態では、コンデンサー９のプリチャージを開始しても、コンデンサー電圧Ｖは上昇せず、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサー電圧は０Ｖとなる。したがって、判定回路１５は、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサーの電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定する。
【００６０】
（メモリ１７）
異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路が正常であると判定する電圧上昇率ａの正常範囲、また、コンデンサーが劣化しているが条件付きで使用可能な限界値であって、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３、及び正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４をメモリ１７に記憶している。判定回路１５は、演算された電圧上昇率ａをメモリ１７に記憶されたこれ等の閾値に比較して、コンデンサー９又はその接続回路の異常を判定する。
【００６１】
以上の電源装置１００、２００は、プリチャージ回路４でコンデンサー９をプリチャージする状態において、図４〜図８に示すように、電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定し、その判定結果に応じて、プリチャージ回路４と出力スイッチ３を制御してバッテリ１を負荷２０に接続し、あるいはプリチャージを停止する。なお、図４〜図８は、異常検出回路７でコントロールされるプリチャージ回路４と出力スイッチ３のオンオフ状態を示すタイミングチャートと、プリチャージ回路４でプリチャージされるコンデンサー９の電圧の変化を示すグラフを示している。
【００６２】
（コンデンサー及びその接続回路が正常な状態）
図４は、コンデンサー及びその接続回路が正常な状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー及びその接続回路が正常な状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、コンデンサー９は正常にプリチャージされて、コンデンサーの電圧上昇率ａ３が正常範囲内となる。コンデンサー及びその接続回路が正常であると判定されると、異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を引き上げてプリチャージを継続する。ここで、プリチャージ回路４の昇圧回路５や降圧回路６が二段階に出力電圧を調整可能な場合においては、プリチャージ電圧を高電圧となる第２出力電圧まで引き上げる。
【００６３】
異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサー９の電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。ここで、第２充電電圧Ｖｓは、前述の第２出力電圧とし、あるいは、第２出力電圧よりもやや低い電圧とすることができる。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。
【００６４】
（コンデンサーが劣化して容量が低下した状態）
図５は、コンデンサー９が劣化した状態であって、容量が低下した状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサーの容量が低下した状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、プリチャージ時間ｔ２は正常な状態に比べて短くなり、電圧上昇率ａ２が、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１（図３参照）よりも高くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、電圧上昇率ａ２が正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりも高くなるが、この電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３（図３参照）以下の状態では、コンデンサー９が劣化して容量が低下していると判定して、このことをメイン制御回路２７に伝送するが、短時間であればコンデンサーを使用可能であると判定して、プリチャージを停止することなく継続する。
【００６５】
異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を第２出力電圧まで引き上げてプリチャージを継続する。異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサーの電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。
【００６６】
（コンデンサー又はその接続回路がオープン故障の状態）
図６は、コンデンサー又はその接続回路が異常な状態であって、オープン故障の状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー又はその接続回路がオープン故障の状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、コンデンサー電圧Ｖが急激に上昇して、電圧上昇率ａ１は、正常範囲の上限となる電圧上昇率ｂ１よりもさらに高く設定された最高上昇率ｂ３よりも高くなる。判定回路１５がコンデンサー又はその接続回路がオープン故障であると判定すると、異常検出回路７は、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを停止する。さらに、異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路がオープン故障であることをメイン制御回路２７に伝送し、このことを負荷側に警告する。
【００６７】
（コンデンサーが劣化して内部抵抗が増加した状態）
図７は、コンデンサー９が劣化した状態であって、内部抵抗が増加した状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサーの内部抵抗が増加した状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始すると、プリチャージ時間ｔ４は正常な状態に比べて長くなり、電圧上昇率ａ４が、正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２（図３参照）よりも低くなる。この状態は、コンデンサー９が平滑コンデンサーとしての機能を十分には満足できないが、短時間の使用は可能である。したがって、判定回路１５は、電圧上昇率ａ４が正常範囲の下限となる電圧上昇率ｂ２よりも低くなるが、この電圧上昇率ｂ２よりもさらに低く設定された最低上昇率ｂ４（図３参照）以上の状態では、コンデンサー９が劣化して内部抵抗が増加していると判定して、このことをメイン制御回路２７に伝送するが、短時間であればコンデンサーを使用可能であると判定して、プリチャージを停止することなく継続する。
【００６８】
異常検出回路７は、コントロール回路１６でプリチャージ回路４の昇圧回路５または降圧回路６を制御して、プリチャージ電圧を第２出力電圧まで引き上げてプリチャージを継続する。異常検出回路７は、継続してプリチャージされるコンデンサーの電圧が第２充電電圧Ｖｓまで上昇すると、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを終了する。プリチャージが終了すると、異常検出回路７は、出力スイッチ３をオンに切り換えて、バッテリ１を負荷２０に接続する。出力スイッチ３がオンに切り換えられると、コンデンサー電圧Ｖは、バッテリ１の出力電圧Ｖｂまで上昇する。
【００６９】
（コンデンサー又はその接続回路がショート故障の状態）
図８は、コンデンサー又はその接続回路が異常な状態であって、ショート故障の状態におけるシーケンスを示している。この図に示すように、コンデンサー又はその接続回路がショート故障の状態では、プリチャージ回路４をオン状態としてプリチャージを開始してもコンデンサー電圧Ｖは上昇しない。したがって、判定回路１５は、プリチャージを開始後、所定のプリチャージ時間ｔ５が経過してもコンデンサー電圧が上昇しないと、コンデンサー又は接続回路のショート故障と判定する。判定回路１５がコンデンサー又はその接続回路がショート故障であると判定すると、異常検出回路７は、プリチャージ回路４をオフに制御してプリチャージを停止する。さらに、異常検出回路７は、コンデンサー又はその接続回路がショート故障であることをメイン制御回路２７に伝送し、このことを負荷側に警告する。
【００７０】
以上のようにして、異常検出回路７は、プリチャージされるコンデンサー９の電圧上昇特性からコンデンサー又はその接続回路の異常を判定する。図３〜図８における異常判定では、Ｖｒ／ｔで求められる電圧上昇率ａを、閾値となる正常範囲（ｂ１〜ｂ２）、最高上昇率ｂ３、最低上昇率ｂ４と比較している。ここで、図３〜図８における異常判定では、コンデンサーの電圧が０Ｖから第１充電電圧Ｖｒまで上昇する状態における電圧上昇率ａを用いているが、この場合、コンデンサーの上昇電圧に相当するＶｒは一定であるため、異常検出回路は、Ｖｒ／ｔで求められる電圧上昇率ａの高低ではなく、単にプリチャージ時間ｔの大小で異常判定することもできる。この判定では、プリチャージ時間ｔの大きさを閾値と比較して異常判定するが、コンデンサーの上昇電圧であるＶｒが一定であるため、実質的にはコンデンサーの電圧上昇特性から異常判定するのと同値となる。
【００７１】
これと同様に、所定のプリチャージ時間ｔに対する上昇電圧を検出し、上昇電圧の大小から異常判定することもできる。この判定も、上昇電圧の大きさを閾値と比較して異常判定するが、コンデンサーのプリチャージ時間ｔが一定であるため、実質的にはコンデンサーの電圧上昇特性から異常判定するのと同値となる。
【００７２】
さらに、図３〜図８における異常判定では、プリチャージの開始時において、コンデンサーが完全に放電された状態、すなわちプリチャージの開始時におけるコンデンサーの初期電圧が０Ｖの状態におけるプリチャージ時の異常判定を示している。ただ、実際の電源装置の使用状態においては、負荷側のコンデンサーは、プリチャージの開始時に、必ずしも完全に放電されて初期電圧が０Ｖの状態にあるとは限らない。コンデンサーのプリチャージを開始する状態で、コンデンサーに電荷が残存しており、コンデンサーの初期電圧が０Ｖでないこともある。この場合には、コンデンサーの初期電圧Ｖ０の高低によって、電圧上昇率ａが変化するため、判定回路１５は、プリチャージ開始時におけるコンデンサーの初期電圧Ｖ０を考慮する必要がある。
【００７３】
このような場合、判定回路１５は、電圧上昇率ａを演算するに際し、コンデンサーの電圧上昇を、所定の電圧である第１充電電圧Ｖｒと初期電圧Ｖ０の差として求めることができる。すなわち、電圧上昇率ａは、以下の式で求めることができる。
ａ＝（Ｖｒ−Ｖ0）／ｔ
【００７４】
また、電圧上昇率ａの判定基準は、初期電圧Ｖ０の高低に影響を受けるので、異常検出回路７は、プリチャージ開始時の初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの判定基準となる閾値をメモリ１７に記憶し、この閾値に基づいて異常判定することができる。ここで、初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの判定基準となる閾値は、初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａの関数として記憶し、あるいは初期電圧Ｖ０に対する電圧上昇率ａをテーブルとして記憶することができる。このように、プリチャージ開始時における初期電圧Ｖ０に対応する電圧上昇率ａの判定基準をメモリ１７に記憶することで、より正確な異常判定が実現できる。
【００７５】
以上の電源装置は、ハイブリッドカーや電気自動車などの電動車両に搭載されて走行モータに電力を供給する電源、とくに大電力、大電流の用途に好適な電源として使用される。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。
【００７６】
（ハイブリッド自動車用電源装置）
図９は、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッド自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン２４及び走行用のモータ２２と、モータ２２に電力を供給する電源装置１００、２００と、電源装置１００、２００の電池を充電する発電機２３と、エンジン２４、モータ２２、電源装置１００、２００、及び発電機２３を搭載してなる車両本体２５と、エンジン２４又はモータ２２で駆動されて車両本体２５を走行させる車輪２６とを備えている。電源装置１００、２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。車両ＨＶは、電源装置１００、２００の電池を充放電しながらモータ２２とエンジン２４の両方で走行する。モータ２２は、エンジン効率の悪い領域、例えば加速時や低速走行時に駆動されて車両ＨＶを走行させる。モータ２２は、電源装置１００、２００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、エンジン２４で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、電源装置１００、２００の電池を充電する。
【００７７】
（電気自動車用電源装置）
また、図１０は、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ２２と、このモータ２２に電力を供給する電源装置１００、２００と、この電源装置１００、２００の電池を充電する発電機２３と、モータ２２、電源装置１００、２００、及び発電機２３を搭載してなる車両本体２５と、モータ２２で駆動されて車両本体２５を走行させる車輪２６とを備えている。電源装置１００、２００は、ＤＣ／ＡＣインバータ２１を介してモータ２２と発電機２３に接続している。モータ２２は、電源装置１００、２００から電力が供給されて駆動する。発電機２３は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、電源装置１００、２００の電池を充電する。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の電源装置は、コンデンサーを並列に接続している負荷にバッテリから電力を供給する電源装置であって、コンデンサーやその接続回路の異常を確実に検出できる電源装置に好適に使用できる。こうした電源装置は、ハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車等の電動車両を駆動するモータの電源として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７９】
１００、２００…電源装置、１…バッテリ、２…電池、３…出力スイッチ、３Ａ…第１出力スイッチ、３Ｂ…第２出力スイッチ、４…プリチャージ回路、５…昇圧回路、５Ａ…昇圧コンバータ、６…降圧回路、６Ａ…降圧コンバータ、７…異常検出回路、９…コンデンサー、１０…出力端子、１１…サブバッテリ、１１Ａ…鉛バッテリ、１４…電圧検出回路、１５…判定回路、１６…コントロール回路、１７…メモリ、１８…保護素子、１９…電流センサー、２０…負荷、２１…ＤＣ／ＡＣインバータ、２２…モータ、２３…発電機、２４…エンジン、２５…車両本体、２６…車輪、２７…メイン制御回路、ＨＶ…車両、ＥＶ…車両
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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