(57)【要約】【課題】装置の大型化および装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、複数の電源の断接およびプリチャージを適正に行なう。【解決手段】制御装置２７が、第１および第３スイッチング素子２０，２２を閉接、並びに第２スイッチング素子２１を開放にした状態で、第１電源１１のみによってプリチャージ回路１９を介して第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とを充電するステップと、このステップの実行後にプリチャージ回路１９を閉接から開放にするとともに第１コンタクタ１５を開放から閉接にするステップと、このステップの実行後に第１〜第４コンタクタ１５〜１８を閉接にするステップと、を含む。【選択図】図１
2015126687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ノードと第２ノードとの間に接続された第１電源と、
第３ノードと第４ノードとの間に接続された第２電源と、
前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続された第１キャパシタ、
前記第３ノードと前記第４ノードとの間に接続された第２キャパシタと、
第５ノードと第６ノードとの間に接続された第１スイッチと、
前記第６ノードと第７ノードとの間に接続された第２スイッチと、
前記第７ノードと第８ノードとの間に接続された第３スイッチと、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷と、
前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された第３キャパシタと、
前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタと、
前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタと、
前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタと、
前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタと、
前記第１〜前記第４コンタクタの何れか１つに並列に接続されたプリチャージ回路と、
前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトルと、
前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトルと、
前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電気負荷に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段と、
を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、
前記制御手段が、
前記第１および前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にした状態で、前記第１電源および前記第２電源のうち前記プリチャージ回路に接続された一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１〜前記第３キャパシタを充電する第１のプリチャージステップと、
前記制御手段が、前記第１のプリチャージステップの実行後に、
前記プリチャージ回路を閉接から開放にするとともに、前記第１〜前記第４コンタクタのうち前記プリチャージ回路が並列に接続された何れか１つを開放から閉接にする第２のプリチャージステップと、
前記制御手段が、前記第２のプリチャージステップの実行後に、
前記第１〜前記第４コンタクタを閉接にする第３のプリチャージステップと、
を含む、
ことを特徴とする電源装置の制御方法。
【請求項２】
前記制御手段が、
前記第１〜前記第４コンタクタのうち、前記第１電源および前記第２電源のうちの前記一方に接続されたコンタクタの何れかを検査対象コンタクタとして、前記検査対象コンタクタを解放に指示し、前記検査対象コンタクタ以外を閉接にした状態で、前記第２スイッチのスイッチング動作によって、前記第１および前記第２キャパシタのうち前記プリチャージ回路に接続された一方のみを放電させたときの電圧降下が所定電圧降下以上か否かを判定する判定ステップと、
前記制御手段が、前記判定ステップの実行後に、
前記第１電源および前記第２電源の前記一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１および前記第２キャパシタの前記一方を充電する充電ステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置の制御方法。
【請求項３】
前記制御手段が、
前記第１〜前記第４コンタクタのうち、前記第１電源および前記第２電源のうちの前記一方に対する他方に接続されたコンタクタの何れかを検査対象コンタクタとして、前記検査対象コンタクタを解放に指示し、前記検査対象コンタクタ以外を閉接にした状態で、前記第２スイッチのスイッチング動作によって、前記第１および前記第２キャパシタのうち前記プリチャージ回路に接続された一方に対する他方のみを放電させたときの電圧降下が所定電圧降下以上か否かを判定する判定ステップと、
前記制御手段が、前記判定ステップの実行後に、
前記第１電源および前記第２電源の前記一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１および前記第２キャパシタの前記他方を充電する充電ステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４つの第１〜第４リレー、２つの２次電池、および昇圧コンバータを備え、電気負荷に印加される電圧を昇圧コンバータによって調整しつつ、電気負荷に対して２つの２次電池を直列接続状態と並列接続状態とに切り替えて接続する電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、４つの第１〜第４のスイッチング素子、２つのリアクトル、および２つの直流電源を備え、電気負荷に印加される電圧を調整しつつ、電気負荷に対して２つの直流電源を直列接続状態と並列接続状態とに切り替えて接続する電源システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６０８３８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０７０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る電源システムおよび電源装置において、２つの電源の各々に対して導通時の突入電流の発生を抑制するためのプリチャージ回路を設けると、装置が大型になるとともに構成に要する費用が増大するという問題が生じる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、装置の大型化および装置構成に要する費用が嵩むことを防止しつつ、複数の電源の断接およびプリチャージを適正に行なうことが可能な電源装置の制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電源装置の制御方法は、第１ノード（例えば、実施形態での第１ノードＡ）と第２ノード（例えば、実施形態での第２ノードＢ）との間に接続された第１電源（例えば、実施形態での第１電源１１）と、第３ノード（例えば、実施形態での第３ノードＣ）と第４ノード（例えば、実施形態での第４ノードＤ）との間に接続された第２電源（例えば、実施形態での第２電源１２）と、前記第１ノードと前記第２ノードとの間に接続された第１キャパシタ（例えば、実施形態での第１キャパシタ１３）、前記第３ノードと前記第４ノードとの間に接続された第２キャパシタ（例えば、実施形態での第２キャパシタ１４）と、第５ノード（例えば、実施形態での第５ノードＥ）と第６ノード（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続された第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子２０）と、前記第６ノードと第７ノード（例えば、実施形態での第７ノードＧ）との間に接続された第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子２１）と、前記第７ノードと第８ノード（例えば、実施形態での第８ノードＨ）との間に接続された第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子２２）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された電気負荷（例えば、実施形態での負荷２５）と、前記第５ノードと前記第８ノードとの間に接続された第３キャパシタ（例えば、実施形態での負荷キャパシタ２６）と、前記第１電源の正極と前記第１ノードとの間に接続された第１コンタクタ（例えば、実施形態での第１コンタクタ１５）と、前記第１電源の負極と前記第２ノードとの間に接続された第２コンタクタ（例えば、実施形態での第２コンタクタ１６）と、前記第２電源の正極と前記第３ノードとの間に接続された第３コンタクタ（例えば、実施形態での第３コンタクタ１７）と、前記第２電源の負極と前記第４ノードとの間に接続された第４コンタクタ（例えば、実施形態での第４コンタクタ１８）と、前記第１〜前記第４コンタクタの何れか１つに並列に接続されたプリチャージ回路（例えば、実施形態でのプリチャージ回路１９）と、前記第１ノードと前記第６ノードとの間もしくは前記第２ノードと前記第８ノードとの間に配置された第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル２３）と、前記第３ノードと前記第５ノードとの間もしくは前記第４ノードと前記第７ノードとの間に配置された第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル２４）と、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にすることによって前記第１電源および前記第２電源の各々を前記電気負荷に並列に接続する並列モードと、前記第１〜前記第４コンタクタの閉接状態で前記第１スイッチおよび前記第３スイッチを開放、並びに前記第２スイッチを閉接にすることによって前記第１電源および前記第２電源を前記電動機に直列に接続する直列モードと、を交互に切り替えることによって、前記電気負荷に印加する電圧を制御する制御手段（例えば、実施形態での制御装置２７）と、を備える電源装置の前記制御手段が実行する制御方法であって、前記制御手段が、前記第１および前記第３スイッチを閉接、並びに前記第２スイッチを開放にした状態で、前記第１電源および前記第２電源のうち前記プリチャージ回路に接続された一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１〜前記第３キャパシタを充電する第１のプリチャージステップと、前記制御手段が、前記第１のプリチャージステップの実行後に、前記プリチャージ回路を閉接から開放にするとともに、前記第１〜前記第４コンタクタのうち前記プリチャージ回路が並列に接続された何れか１つを開放から閉接にする第２のプリチャージステップと、前記制御手段が、前記第２のプリチャージステップの実行後に、前記第１〜前記第４コンタクタを閉接にする第３のプリチャージステップと、を含む。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の電源装置の制御方法は、前記制御手段が、前記第１〜前記第４コンタクタのうち、前記第１電源および前記第２電源のうちの前記一方に接続されたコンタクタの何れかを検査対象コンタクタとして、前記検査対象コンタクタを解放に指示し、前記検査対象コンタクタ以外を閉接にした状態で、前記第２スイッチのスイッチング動作によって、前記第１および前記第２キャパシタのうち前記プリチャージ回路に接続された一方のみを放電させたときの電圧降下が所定電圧降下以上か否かを判定する判定ステップと、前記制御手段が、前記判定ステップの実行後に、前記第１電源および前記第２電源の前記一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１および前記第２キャパシタの前記一方を充電する充電ステップと、を含む。
【０００８】
（３）上記（１）に記載の電源装置の制御方法は、前記制御手段が、前記第１〜前記第４コンタクタのうち、前記第１電源および前記第２電源のうちの前記一方に対する他方に接続されたコンタクタの何れかを検査対象コンタクタとして、前記検査対象コンタクタおよび前記プリチャージ回路が並列に接続された前記何れか１つを解放に指示し、前記検査対象コンタクタおよび前記プリチャージ回路が並列に接続された前記何れか１つ以外を閉接にした状態で、前記第２スイッチのスイッチング動作によって、前記第１および前記第２キャパシタのうち前記プリチャージ回路に接続された一方に対する他方のみを放電させたときの電圧降下が所定電圧降下以上か否かを判定する判定ステップと、前記制御手段が、前記判定ステップの実行後に、前記第１電源および前記第２電源の前記一方のみによって、前記プリチャージ回路を介して、前記第１および前記第２キャパシタの前記他方を充電する充電ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
上記（１）に記載の態様に係る電源装置の制御方法によれば、第１〜第４コンタクタの何れか１つに接続した１つのプリチャージ回路のみを用いて、第１電源および第２電源の断接と第１〜第３キャパシタのプリチャージ（初期充電）とを適正に行なうことができる。これにより、例えば第１電源および第２電源の各々にプリチャージ回路を設ける場合に比べて、装置が大型になることを防止し、装置の構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。
【００１０】
さらに、上記（２）の場合、第１電源および第２電源のうちプリチャージ回路が接続された電源側の正負のコンタクタの各々の溶着有無を検知することができる。
さらに、上記（３）の場合、第１電源および第２電源のうちプリチャージ回路が接続されていない電源側の正負のコンタクタの各々の溶着有無を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電源装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源装置の負荷の（Ａ）力行時および（Ｂ）回生時における電流の流れを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る電源装置の起動時におけるプリチャージ動作での各第１および第２キャパシタの電圧と、各第１および第３スイッチング素子のＯＮおよびＯＦＦと、各コンタクタのＯＮおよびＯＦＦとの変化を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電源装置の起動時におけるプリチャージ動作での（Ａ）第１期間、（Ｂ）第２期間、（Ｃ）第３期間、および（Ｄ）第４期間における電流の流れを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での各第１および第２キャパシタの電圧と、各第１〜第３スイッチング素子のＯＮおよびＯＦＦと、各コンタクタのＯＮおよびＯＦＦとの変化を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第１期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第２期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第３期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｄ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第４期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｅ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第５期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｆ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第６期間における電流の流れを示す図である。
【図７Ｇ】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第７期間における電流の流れを示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電源装置の停止時における溶着有無検知動作での第８期間における、（Ａ）第１放電抵抗接続時、（Ｂ）第２放電抵抗接続時、および（Ｃ）第３放電抵抗接続時の各々での電流の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る電源装置について添付図面を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係る電源装置は、例えば車両の走行駆動力を発生可能な電動機の力行および回生を制御するインバータなどの負荷に直流電力を供給する電源装置を成している。
【００１３】
本発明の実施形態による電源装置１０は、図１に示すように、例えばバッテリなどの第１電源（Ｅ１）１１および第２電源（Ｅ２）１２と、第１電源１１の正極および負極間に接続された第１キャパシタ（Ｃ１）１３と、第２電源１２の正極および負極間に接続された第２キャパシタ（Ｃ２）１４と、を備えている。
電源装置１０は、第１電源１１の正極と第１キャパシタ１３の正極との間に接続された第１コンタクタ（ＣＰ１）１５と、第１電源１１の負極と第１キャパシタ１３の負極との間に接続された第２コンタクタ（ＣＮ１）１６と、を備えている。
電源装置１０は、第２電源１２の正極と第２キャパシタ１４の正極との間に接続された第３コンタクタ（ＣＰ２）１７と、第２電源１２の負極と第２キャパシタ１４の負極との間に接続された第４コンタクタ（ＣＮ２）１８と、を備えている。
電源装置１０は、第１電源１１の正極と第１キャパシタ１３の正極との間において、第１コンタクタ１５に並列に接続されたプリチャージ回路１９を備えている。プリチャージ回路１９は、直列に接続されたプリチャージコンタクタ（ＣＰＰ）１９ａおよびプリチャージ抵抗１９ｂを備えている。
【００１４】
電源装置１０は、直列に接続された３つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transistor）などの第１スイッチング素子（ＳＷ１）２０、第２スイッチング素子（ＳＷ２）２１、および第３スイッチング素子（ＳＷ３）２２を備えている。
電源装置１０は、第１リアクトル（Ｌ１）２３および第２リアクトル（Ｌ２）２４と、負荷（ＲＬ）２５と、負荷２５の両端に接続された負荷キャパシタ（Ｃｏｕｔ）２６と、制御装置２７と、負荷キャパシタ２６に並列に接続された第１放電抵抗（ＲＡ）４１と、
を備えている。
【００１５】
第１スイッチング素子２０のコレクタは負荷キャパシタ２６および第２キャパシタ１４の正極に接続され、エミッタは第２スイッチング素子２１のコレクタに接続されている。第３スイッチング素子２２のエミッタは負荷キャパシタ２６および第１キャパシタ１３の負極に接続され、コレクタは第２スイッチング素子２１のエミッタに接続されている。各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２のエミッタとコレクタとの間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにして各第１〜第３ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が接続されている。
第１リアクトル２３は第１キャパシタ１３の正極と第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタとの間に接続され、第２リアクトル２４は第２キャパシタ１４の負極と第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタとの間に接続されている。
負荷２５は、例えば電動機およびインバータなどであって、第１および第２電源１１，１２から供給される直流電力によって駆動可能であるとともに、発電による直流電力を第１および第２電源１１，１２に供給可能である。
【００１６】
電源装置１０は、第１ノードＡ〜第８ノードＨを備えている。
第１ノードＡは第１キャパシタ１３の正極に接続され、第２ノードＢは第１キャパシタ１３の負極に接続され、第３ノードＣは第２キャパシタ１４の正極に接続され、第４ノードＤは第２キャパシタ１４の負極に接続されている。第５ノードＥは第１スイッチング素子２０のコレクタに接続され、第６ノードＦは第１スイッチング素子２０のエミッタおよび第２スイッチング素子２１のコレクタに接続され、第７ノードＧは第２スイッチング素子２１のエミッタおよび第３スイッチング素子２２のコレクタに接続され、第８ノードＨは第３スイッチング素子２２のエミッタに接続されている。これによって、第１ノードＡと第６ノードＦとの間に第１リアクトル２３が接続され、第４ノードＤと第７ノードＧとの間に第２リアクトル２４が接続され、負荷キャパシタ２６の正極は第５ノードＥに接続され、負荷キャパシタ２６の負極は第８ノードＨに接続されている。また、負荷２５は、第５ノードＥと第８ノードＨとの間に接続されている。また、第１放電抵抗（ＲＡ）４１は、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において負荷キャパシタ２６に並列に接続されている。
【００１７】
第１リアクトル２３を通過する第１リアクトル電流Ｉ（Ｌ１）は第１ノードＡから第６ノードＦに向かう方向を正としている。第２リアクトル２４を通過する第２リアクトル電流Ｉ（Ｌ２）は第７ノードＧから第４ノードＤに向かう方向を正としている。各第１および第２電源１１，１２を通過する電流Ｉ（Ｅ１），Ｉ（Ｅ２）は、負極から正極に向かう方向を正としている。負荷２５および負荷キャパシタ２６を通過する電流を合算した電流Ｉ（ＲＬ）は第５ノードＥから第８ノードＨに向かう方向を正としている。
第１電源１１は正極と負極との間に電圧Ｖ１を発生させ、正極は第１コンタクタ１５およびプリチャージ回路１９を介して第１ノードＡに接続され、負極は第２コンタクタ１６を介して第２ノードＢに接続されている。第２電源１２は正極と負極との間に電圧Ｖ２を発生させ、正極は第３コンタクタ１７を介して第３ノードＣに接続され、負極は第４コンタクタ１８を介して第４ノードＤに接続されている。第１キャパシタ１３の正極と負極との間には電圧ＶＣ１が印加され、第２キャパシタ１４の正極と負極との間には電圧ＶＣ２が印加され、負荷キャパシタ２６の正極と負極との間には電圧Ｖｏｕｔが印加されている。
【００１８】
制御装置２７は、負荷制御部３１と、接続切替制御部３２と、を備えている。
負荷制御部３１は、負荷２５の動作を制御する。例えば、負荷２５が３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機と、この電動機の力行および回生を制御するインバータとを備える場合には、負荷制御部３１はインバータの電力変換動作を制御する。より詳細には、電動機の力行運転時には、負荷制御部３１は、インバータの直流側の両極間に印加される直流電力を３相交流電力に変換し、電動機の各相への通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。一方、電動機の回生運転時には、負荷制御部３１は、電動機の回転角に基づいて同期を取りつつ電動機から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
【００１９】
接続切替制御部３２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）による信号（ＰＷＭ信号）を各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２のゲートに入力することによって、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２の閉接（ＯＮ）および開放（ＯＦＦ）を切り替える。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示す負荷２５の力行時および回生時と負荷２５が停止している状態（つまり、電力消費および回生を行なわない状態）となどにおける電源装置１０の作動時に、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２によって第１および第２電源１１，１２の接続を切り替える。負荷２５の力行時は負荷２５に各第１および第２電源１１，１２から直流電力を供給する状態であり、負荷２５の回生時は各第１および第２電源１１，１２に負荷２５から直流電力が供給される状態である。接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子２１をＯＦＦかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＮにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続する。一方、第２スイッチング素子２１をＯＮかつ第１および第３スイッチング素子２０，２２をＯＦＦにすることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を直列に接続する。
【００２０】
例えば図２（Ａ）に示すように負荷２５に直流電力を供給する力行時に、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続すると、順次、第１電源１１と、第１リアクトル２３と、第１スイッチング素子２０の第１ダイオードＤ１と、を経由する還流電流が流れる。さらに、順次、第３スイッチング素子２２の第３ダイオードＤ３と、第２リアクトル２４と、第２電源１２と、を経由する還流電流が流れる。一方、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を直列に接続すると、順次、第１電源１１と、第１リアクトル２３と、第２スイッチング素子２１と、第２リアクトル２４と、第２電源１２と、を経由する還流電流が流れる。
【００２１】
接続切替制御部３２は、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間における第１および第２電源１１，１２の直列および並列の接続を切り替える場合に、第２スイッチング素子２１と、第１および第３スイッチング素子２０，２２の組とを、反転して交互に閉接および開放（ＯＮ／ＯＦＦ）に切り替えるスイッチング動作を実行する。接続切替制御部３２は、このスイッチング動作をデューティ（Ｄｕｔｙ）によって制御する。デューティ（Ｄｕｔｙ）は、第２スイッチング素子２１のオン時間ｔ（ＳＷ２）と第１および第３スイッチング素子２０，２２の組のオン時間ｔ（ＳＷ１＆ＳＷ３）とにより定義されている。接続切替制御部３２は、デューティ（Ｄｕｔｙ）を増減させることによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で第１および第２電源１１，１２を、直列から並列または並列から直列へと接続を切り替える。これによって、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間で負荷キャパシタ２６に印加される電圧Ｖｏｕｔを、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２の何れかと、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２の和の電圧（Ｖ１＋Ｖ２）との間の任意の電圧に制御する。したがって、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２が等しい場合（Ｖ１＝Ｖ２）には、負荷２５に印加される電圧の昇圧比は１から２までの間の任意の値に制御される。
【００２２】
接続切替制御部３２は、第１および第２コンタクタ１５，１６と、第３および第４コンタクタ１７，１８と、プリチャージコンタクタ１９ａとのそれぞれに、閉接（ＯＮ）および開放（ＯＦＦ）を指示する信号を出力することによって、各コンタクタ１５，１６，１７，１８，１９ａの閉接および開放を切り替える。
例えば、接続切替制御部３２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すような電源装置１０の作動時には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８をＯＮかつプリチャージコンタクタ１９ａをＯＦＦにする。
また、例えば、接続切替制御部３２は、電源装置１０の起動時には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８，１９ａによって各第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とのプリチャージ（初期充電）を実行する。
また、例えば、接続切替制御部３２は、電源装置１０の停止時には、各コンタクタ１５，１６，１７，１８，１９ａの閉接および開放と、各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２のスイッチング動作との組み合わせによって、各コンタクタ１５，１６，１７，１８，１９ａの溶着有無検知を実行する。
【００２３】
本発明の実施形態による電源装置１０は上記構成を備えており、次に、電源装置１０の制御方法、特に起動時のプリチャージ動作と停止時の溶着有無検知動作とについて説明する。
【００２４】
接続切替制御部３２は、図３に示すように、先ず、ステップＳ０１において、電源装置１０の起動時か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、接続切替制御部３２は、処理を後述するステップＳ０３に進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をステップＳ０２に進める。
そして、ステップＳ０２において、接続切替制御部３２は、プリチャージ動作を実行し、処理をエンドに進める。
また、ステップＳ０３において、電源装置１０の停止時か否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をエンドに進める。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、接続切替制御部３２は、処理をステップＳ０４に進める。
そして、ステップＳ０４において、接続切替制御部３２は、溶着有無検知動作を実行し、処理をエンドに進める。
【００２５】
（起動時のプリチャージ動作）
以下に、電源装置１０の起動時における各第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とに対するプリチャージ動作について説明する。
なお、以下において、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２は、例えば誤差電圧αによって、Ｖ１＝Ｖ２±α、を満たしている。
先ず、接続切替制御部３２は、図４および図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、時刻ｔａより前の電源装置１０の停止時から時刻ｔａ以降の起動時において、第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦ、並びに第１および第３スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３をＯＮにする。これによって、接続切替制御部３２は、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において第１および第２電源１１，１２を並列に接続可能とする。また、接続切替制御部３２は、時刻ｔａより前の電源装置１０の停止時には、第２および第４コンタクタ１６，１８をＯＮ、並びに第１および第３コンタクタ１５，１７とプリチャージコンタクタ１９ａとをＯＦＦにする。
【００２６】
次に、接続切替制御部３２は、時刻ｔａにおいてプリチャージコンタクタ１９ａをＯＦＦからＯＮへと切り替え、この時刻ｔａ以降から時刻ｔｂまでの第１期間ＴＡ１において、各第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とを、プリチャージ回路１９を介して第１電源１１に並列に接続して、第１電源１１によって充電する。これによって、接続切替制御部３２は、各第１および第２キャパシタ１３，１４の正極と負極との間の電圧ＶＣ１，ＶＣ２を、第１電源１１の電圧Ｖ１からプリチャージ抵抗１９ｂでの電圧降下を減算して得られる値に向かいゼロから徐々に増大させる。
【００２７】
次に、接続切替制御部３２は、時刻ｔｂにおいて第１コンタクタ１５をＯＦＦからＯＮへと切り替え、この時刻ｔｂ以降から時刻ｔｃまでの第２期間ＴＡ２において、各第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とを、第１コンタクタ１５およびプリチャージ回路１９を介して第１電源１１に並列に接続して、第１電源１１によって充電する。これによって、接続切替制御部３２は、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１を第１電源１１の電圧Ｖ１に等しくする。
【００２８】
次に、接続切替制御部３２は、時刻ｔｃにおいてプリチャージコンタクタ１９ａをＯＮからＯＦＦへと切り替え、この時刻ｔｃ以降から時刻ｔｄまでの第３期間ＴＡ３において、各第１および第２キャパシタ１３，１４と負荷キャパシタ２６とを、プリチャージ回路１９を介さずに第１電源１１に並列に接続する。これによって、接続切替制御部３２は、第１キャパシタ１３に対するプリチャージ動作を完了する。
【００２９】
次に、接続切替制御部３２は、時刻ｔｄにおいて第３コンタクタ１７をＯＦＦからＯＮへと切り替え、この時刻ｔｄ以降から時刻ｔｅまでの第４期間ＴＡ４において、第２キャパシタ１４を第２電源１２に並列に接続して、第２電源１２によって充電する。これによって、接続切替制御部３２は、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２を第２電源１２の電圧Ｖ２に等しくし、第２キャパシタ１４に対するプリチャージ動作を完了する。
【００３０】
（停止時の溶着有無検知動作）
以下に、電源装置１０の停止時における第１〜第４コンタクタ１５，１６，１７，１８およびプリチャージコンタクタ１９ａの溶着有無検知動作について説明する。
なお、以下において、第１および第２電源１１，１２の電圧Ｖ１，Ｖ２は、例えば誤差電圧αによって、Ｖ１＝Ｖ２±α、を満たしている。
先ず、接続切替制御部３２は、図６に示すように、時刻ｔ０より前の電源装置１０の各第１および第２キャパシタ１３，１４の充電が完了している状態では、各第１〜第４コンタクタ１５，１６，１７，１８をＯＮ、プリチャージコンタクタ１９ａをＯＦＦ、および各第１〜第３スイッチング素子２０，２１，２２をＯＦＦにする。
【００３１】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ａに示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの第１期間ＴＢ１において、時刻ｔ０で第１コンタクタ１５をＯＮからＯＦＦへと切り替え、時刻ｔ１で第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦからＯＮへと切り替える。そして、時刻ｔ２で第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦからＯＮとＯＦＦとを交互に繰り返すスイッチング動作に切り替え、第１キャパシタ１３を放電させる。これによって、例えば第１コンタクタ１５が正常である（つまり溶着が発生していない）場合には、第１キャパシタ１３は第１電源１１から遮断され、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１は第１電源１１の電圧Ｖ１から減少傾向に変化する。一方、第１コンタクタ１５に溶着が発生している場合には、第１キャパシタ１３は第１電源１１から遮断されず、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１の減少は抑制される。したがって、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング動作を開始した時刻ｔ２以降の所定時間における第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１の減少分ΔＶＣ１が所定値以上であるか否かに応じて、第１コンタクタ１５の溶着有無を判定する。
【００３２】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｂに示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの第２期間ＴＢ２において、時刻ｔ３で第２スイッチング素子ＳＷ２をスイッチング動作からＯＦＦに切り替え、第１キャパシタ１３の放電を停止させる。そして、時刻ｔ４でプリチャージコンタクタ１９ａをＯＦＦからＯＮに切り替える。これによって、接続切替制御部３２は、第１キャパシタ１３をプリチャージ回路１９を介して第１電源１１に接続し、第１電源１１によって充電させる。これによって、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１は、第１電源１１の電圧Ｖ１に向かいゼロから徐々に増大する。
【００３３】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｃに示すように、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの第３期間ＴＢ３において、時刻ｔ５で第２コンタクタ１６をＯＮからＯＦＦへと切り替え、時刻ｔ６で第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦからスイッチング動作に切り替え、第１キャパシタ１３を放電させる。これによって、例えば第２コンタクタ１６が正常である（つまり溶着が発生していない）場合には、第１キャパシタ１３は第１電源１１から遮断され、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１は第１電源１１の電圧Ｖ１から減少傾向に変化する。一方、第２コンタクタ１６に溶着が発生している場合には、第１キャパシタ１３は第１電源１１から遮断されず、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１の減少は抑制される。したがって、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング動作を開始した時刻ｔ６以降の所定時間における第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１の減少分ΔＶＣ１が所定値以上であるか否かに応じて、第３コンタクタ１７の溶着有無を判定する。
【００３４】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｄに示すように、時刻ｔ７から時刻ｔ９までの第４期間ＴＢ４において、時刻ｔ７で第２スイッチング素子ＳＷ２をスイッチング動作からＯＦＦに切り替え、第１キャパシタ１３の放電を停止させる。そして、時刻ｔ８で第２コンタクタ１６をＯＦＦからＯＮへと切り替える。これによって、接続切替制御部３２は、第１キャパシタ１３をプリチャージ回路１９を介して第１電源１１に接続し、第１電源１１によって充電させる。これによって、第１キャパシタ１３の電圧ＶＣ１は、第１電源１１の電圧Ｖ１に向かいゼロから徐々に増大する。
【００３５】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｅに示すように、時刻ｔ９から時刻ｔ１３までの第５期間ＴＢ５において、時刻ｔ９で第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮからＯＦＦへと切り替え、時刻ｔ１０で第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＦＦからＯＮに切り替える。そして、時刻ｔ１１で第３コンタクタ１７をＯＮからＯＦＦに切り替え、時刻ｔ１２で第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦからスイッチング動作に切り替え、第２キャパシタ１４を放電させる。これによって、例えば第３コンタクタ１７が正常である（つまり溶着が発生していない）場合には、第２キャパシタ１４は第２電源１２から遮断され、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２は第２電源１２の電圧Ｖ２から減少傾向に変化する。一方、第３コンタクタ１７に溶着が発生している場合には、第２キャパシタ１４は第２電源１２から遮断されず、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ４の減少は抑制される。したがって、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング動作を開始した時刻ｔ１２以降の所定時間における第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２の減少分ΔＶＣ２が所定値以上であるか否かに応じて、第３コンタクタ１７の溶着有無を判定する。
【００３６】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｆに示すように、時刻ｔ１３から時刻ｔ１５までの第６期間ＴＢ６において、時刻ｔ１３で第２スイッチング素子ＳＷ２をスイッチング動作からＯＦＦに切り替え、第２キャパシタ１４の放電を停止させる。そして、時刻ｔ１４で第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＦＦからＯＮへと切り替える。これによって、接続切替制御部３２は、第２キャパシタ１４をプリチャージ回路１９を介して第１電源１１に接続し、第１電源１１によって充電させる。これによって、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ１は、第１電源１１の電圧Ｖ１に向かいゼロから徐々に増大する。
【００３７】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図７Ｇに示すように、時刻ｔ１５から時刻ｔ１９までの第７期間ＴＢ７において、時刻ｔ１５で第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮからＯＦＦへと切り替え、時刻ｔ１６でプリチャージコンタクタ１９ａをＯＮからＯＦＦへと切り替える。そして、時刻ｔ１７で第３コンタクタ１７をＯＦＦからＯＮへと切り替えるとともに、第４コンタクタ１８をＯＮからＯＦＦへと切り替える。そして、時刻ｔ１８で第２スイッチング素子ＳＷ２をＯＦＦからスイッチング動作に切り替え、第２キャパシタ１４を放電させる。これによって、例えば第４コンタクタ１８が正常である（つまり溶着が発生していない）場合には、第２キャパシタ１４は第２電源１２から遮断され、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２は第１電源１１の電圧Ｖ１から減少傾向に変化する。一方、第４コンタクタ１８に溶着が発生している場合には、第２キャパシタ１４は第２電源１２から遮断されず、第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２の減少は抑制される。したがって、接続切替制御部３２は、第２スイッチング素子ＳＷ２のスイッチング動作を開始した時刻ｔ１８以降の所定時間における第２キャパシタ１４の電圧ＶＣ２の減少分ΔＶＣ２が所定値以上であるか否かに応じて、第４コンタクタ１８の溶着有無を判定する。
【００３８】
次に、接続切替制御部３２は、図６および図８（Ａ）に示すように、時刻ｔ１９以降の第８期間ＴＢ８において、第５ノードＥおよび第８ノードＨ間において負荷キャパシタ２６に並列に接続されている第１放電抵抗（ＲＡ）４１により、負荷キャパシタ２６を放電させる。そして、時刻ｔ１９で第２スイッチング素子ＳＷ２をスイッチング動作からＯＦＦに切り替え、時刻ｔ２０で第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮからＯＦＦへと切り替え、第１放電抵抗（ＲＡ）４１により第２キャパシタ１４の放電を継続させる。そして、時刻ｔ２１で第２コンタクタ１６をＯＮからＯＦＦへと切り替え、時刻ｔ２２で第３コンタクタ１７をＯＮからＯＦＦへと切り替え、第１放電抵抗（ＲＡ）４１により第１キャパシタ１３を放電させる。
つまり、接続切替制御部３２は、第１〜第４コンタクタ１５〜１８および第１〜第３スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３をＯＦＦにした状態で、第１および第２キャパシタ１３，１４、並びに負荷キャパシタ２６を、第１放電抵抗（ＲＡ）４１で放電させる。
【００３９】
なお、接続切替制御部３２は、図８（Ｂ）に示すように、第１放電抵抗（ＲＡ）４１の代わりに、第１ノードＡおよび第２ノードＢ間において第１キャパシタ１３に並列に接続されている第２放電抵抗（ＲＢ）４２を用いてもよい。この場合、接続切替制御部３２は、第１〜第４コンタクタ１５〜１８、並びに第２および第３スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３をＯＦＦ、並びに第１スイッチング素子ＳＷ１をＯＮにした状態で、第１および第２キャパシタ１３，１４、並びに負荷キャパシタ２６を、第２放電抵抗（ＲＢ）４２で放電させる。
また、接続切替制御部３２は、図８（Ｃ）に示すように、第１放電抵抗（ＲＡ）４１の代わりに、第３ノードＣおよび第４ノードＤ間において第２キャパシタ１４に並列に接続されている第３放電抵抗（ＲＣ）４３を用いてもよい。この場合、接続切替制御部３２は、第１〜第４コンタクタ１５〜１８、並びに第１および第２スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をＯＦＦ、並びに第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮにした状態で、第１および第２キャパシタ１３，１４、並びに負荷キャパシタ２６を、第３放電抵抗（ＲＣ）４３で放電させる。
【００４０】
上述したように、本発明の実施形態による電源装置１０によれば、第１コンタクタ１５に並列に接続した１つのプリチャージ回路１９のみを用いて、第１電源１１および第２電源１２の断接と、第１および第２キャパシタ１３，１４、並びに負荷キャパシタ２６の各々のプリチャージ（初期充電）と、を適正に行なうことができる。これにより、例えば第１電源１１および第２電源１２の各々にプリチャージ回路を設ける場合に比べて、装置が大型になることを防止し、装置の構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。
さらに、プリチャージ回路１９のみを用いて、第１〜第４コンタクタ１５，１６，１７，１８の各々の溶着有無を検知することができる。
【００４１】
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態の構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、第１電源１１および第２電源１２は、放電および充電が可能なバッテリなどに限定されず、放電のみが可能な燃料電池や発電機などであってもよい。
例えば、プリチャージ回路１９は、第１コンタクタ１５に限定されず、第２〜第４コンタクタ１６〜１８の何れか１つに並列に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電源装置
１１  第１電源
１２  第２電源
１３  第１キャパシタ
１４  第２キャパシタ
１５  第１コンタクタ
１６  第２コンタクタ
１７  第３コンタクタ
１８  第４コンタクタ
１９  プリチャージ回路
２０  第１スイッチング素子
２１  第２スイッチング素子
２２  第３スイッチング素子
２３  第１リアクトル
２４  第２リアクトル
２５  負荷（電気負荷）
２６  負荷キャパシタ（第３キャパシタ）
２７  制御装置（制御手段）
【図１】
2015126687.tif 000003
【図２】
2015126687.tif 000004
【図３】
2015126687.tif 000005
【図４】
2015126687.tif 000006
【図５】
2015126687.tif 000007
【図６】
2015126687.tif 000008
【図７Ａ】
2015126687.tif 000009
【図７Ｂ】
2015126687.tif 000010
【図７Ｃ】
2015126687.tif 000011
【図７Ｄ】
2015126687.tif 000012
【図７Ｅ】
2015126687.tif 000013
【図７Ｆ】
2015126687.tif 000014
【図７Ｇ】
2015126687.tif 000015
【図８】
2015126687.tif 000016