(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電源システムであって、
バッテリと、
絶縁抵抗を介して車体に支持され、前記バッテリの電圧を昇圧させる昇圧コンバータと、
前記バッテリに並列に接続されたキャパシタと、
前記バッテリ及びキャパシタに並列に接続された電圧センサと、
前記バッテリとキャパシタを接続する正極配線及び負極配線にそれぞれ設けられた第１正極側リレー及び第１負極側リレーと、
前記キャパシタと電圧センサを接続する正極配線及び負極配線にそれぞれ設けられた第２正極側リレー及び第２負極側リレーと、
前記キャパシタと電圧センサを接続する正極配線及び負極配線の、前記第２正極側リレー及び第２負極側リレーと前記電圧センサとの間から分岐して放電抵抗を介して車体に接続された接地配線と、
を備え、
前記接地配線から前記第１及び第２負極側リレーをバイパスして前記バッテリの負極に接続された第１バイパス配線に設けられ、前記第１及び第２負極側リレーの耐電圧未満となる降伏電圧を有する第１ツェナーダイオードと、
前記第１正極側及び負極側リレーならびに前記第２正極側及び負極側リレーよりも前記キャパシタ寄りに、当該キャパシタと並列接続された第２バイパス配線に設けられ、所定のリレー保護電圧以下となる降伏電圧を有する第２ツェナーダイオードと、
を備えることを特徴とする、車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を駆動源とするハイブリッド車両や電気自動車には、バッテリ（直流電源）とバッテリ電圧を昇圧させる昇圧コンバータが搭載されている。
【０００３】
バッテリや昇圧コンバータ等の高電圧機器を車体（ボデー）から絶縁させるために、これら高電圧機器は絶縁抵抗を介して車体に支持される。絶縁劣化による高電圧機器と車体との導通を防ぐため、特許文献１には、絶縁抵抗の劣化を検出する検出装置が開示されている。また、特許文献２には、絶縁劣化の検出に加えてバッテリ電圧の検出も行う計測装置が開示されている。
【０００４】
これらの検出装置や計測装置では、いわゆるフライングキャパシタ方式と呼ばれる計測が行われる。すなわち、バッテリに対して並列にキャパシタと電圧センサを接続させ、バッテリとキャパシタとを結ぶ正極配線及び負極配線にそれぞれリレーを設ける。さらにキャパシタと電圧センサとを結ぶ正極配線及び負極配線にそれぞれリレーを設ける。
【０００５】
バッテリ電圧の測定に当たり、バッテリとキャパシタの間の一組のリレーをオンにしてバッテリの電荷をキャパシタにチャージ（蓄電）させる。次に当該一組のリレーをオフにするとともに、キャパシタと電圧センサの間の一組のリレーをオンにして、電圧センサにキャパシタ電圧を測定させる。このように、キャパシタを介してバッテリ電圧を検出する。なお、電圧検出から次の電圧検出までの間にキャパシタの電荷を空にする必要があるため、キャパシタは放電抵抗に接続される。放電抵抗は車体に接続（接地）される。
【０００６】
絶縁抵抗の劣化検出に当たり、バッテリとキャパシタの間の一組のリレーの一方と、キャパシタと電圧センサの間の一組のリレーの一方をオンにする。このとき、絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎが劣化していると、図１０のような車体を介したループが形成され、キャパシタＳＳＣに電荷がチャージされる。電圧センサにてキャパシタＳＳＣの端子電圧を計測することで、絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎの劣化状況を判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２６９５０号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎが劣化して短絡が生じ、昇圧コンバータが稼働中であると、車体の電位は昇圧コンバータによる昇圧電圧と等しくなる。このとき、図１１に示すように、オフ状態のリレー（図１１ではＳＳＲ４）の両端に耐電圧を超過するような高電圧が印加され、いわゆるオン故障に繋がるおそれがある。オン故障を防ぐためにリレーを高耐圧にすることや、放電抵抗Ｒ１，Ｒ２を高抵抗とすることも考えられるが、一般的に高耐圧のリレーはオン状態の抵抗（オン抵抗）が高いことが知られており、また放電抵抗Ｒ１，Ｒ２が高抵抗になることで、ＲＣ回路における時定数が増加してキャパシタＳＳＣの電荷を充放電させるのに時間が掛かり、検出時間の長期化に繋がるという別の問題が生じる。そこで、本発明は検出時間の長期化を伴わずにリレーのオン故障を抑制可能な、車両用電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両用電源システムに関する。当該システムは、バッテリと、絶縁抵抗を介して車体に支持され前記バッテリの電圧を昇圧させる昇圧コンバータと、前記バッテリに並列に接続されたキャパシタと、前記バッテリ及びキャパシタに並列に接続された電圧センサと、前記バッテリとキャパシタを接続する正極配線及び負極配線にそれぞれ設けられた第１正極側リレー及び第１負極側リレーと、前記キャパシタと電圧センサを接続する正極配線及び負極配線にそれぞれ設けられた第２正極側リレー及び第２負極側リレーと、前記キャパシタと電圧センサを接続する正極配線及び負極配線の、前記第２正極側リレー及び第２負極側リレーと前記電圧センサとの間から分岐して放電抵抗を介して車体に接続された接地配線と、を備える。さらに車両用電源システムは、前記接地配線から前記第１及び第２負極側リレーをバイパスして前記バッテリの負極に接続された第１バイパス配線に設けられ、前記第１及び第２負極側リレーの耐電圧未満となる降伏電圧を有する第１ツェナーダイオードを備える。加えて、前記第１正極側及び負極側リレーならびに前記第２正極側及び負極側リレーよりも前記キャパシタ寄りに、当該キャパシタと並列接続された第２バイパス配線に設けられ、所定のリレー保護電圧以下となる降伏電圧を有する第２ツェナーダイオードを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、検出時間の長期化を伴わずにリレーのオン故障を抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る車両用電源システムの構成を例示する図である。
【図２】バッテリによりキャパシタがチャージされる過程を説明する図である。
【図３】チャージ後のキャパシタ電圧を計測する過程を説明する図である。
【図４】絶縁抵抗ＲＨｐの劣化判定過程を説明する図である。
【図５】昇降圧コンバータ停止時の、絶縁抵抗ＲＨｎの劣化判定過程を説明する図である。
【図６】昇降圧コンバータ稼動時の、絶縁抵抗ＲＨｎの劣化判定過程を説明する図である。
【図７】絶縁抵抗ＲＨｐ劣化時の、キャパシタ電圧測定過程を説明する図である。
【図８】ツェナーダイオードの降伏電圧の設定について説明する図である。
【図９】本実施形態の別例に係る車両用電源システムの構成を例示する図である。
【図１０】従来の検出回路における、絶縁抵抗の劣化判定プロセスを説明する図である。
【図１１】リレーのオン故障について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜全体構成＞
図１に、本実施形態に係る車両用の電源システム１０を例示する。電源システム１０は、バッテリ１２、検出回路１４、システムメインリレー１６、昇降圧コンバータ１８、及びインバータ２０を備える。電源システム１０は、絶縁抵抗ＲＨｐ及びＲＨｎを介して車体ＢＤ１，ＢＤ２に接続（接地）されている。
【００１３】
システムメインリレー１６によってバッテリ１２と昇降圧コンバータ１８が導通されると、昇降圧コンバータ１８によってバッテリ１２の電圧が昇圧される。昇圧後の直流電力はインバータ２０によって交流電力に変換され、車両の駆動源である回転電機（図示せず）に供給される。
【００１４】
検出回路１４は、バッテリ１２の電圧計測や、絶縁抵抗ＲＨｐ及びＲＨｎの劣化判定を行う。バッテリ１２の電圧計測に当たり、第１正極側リレーＳＳＲ１及び第１負極側リレーＳＳＲ２をオンにする（閉じる）ことで、バッテリ１２からキャパシタＳＳＣに電荷がチャージされる。その後、第１正極側リレーＳＳＲ１及び第１負極側リレーＳＳＲ２をオフにするとともに第２正極側リレーＳＳＲ３及び第２負極側リレーＳＳＲ４をオンにすることで、キャパシタＳＳＣの電圧が電圧センサ２２によって計測される。
【００１５】
絶縁抵抗ＲＨｐ及びＲＨｎの劣化判定では、車体を経由して絶縁抵抗ＲＨｐまたはＲＨｎとキャパシタＳＳＣとを繋ぐ回路を形成する。例えば後述する図４のように絶縁抵抗ＲＨｐの劣化判定を行う際には第１負極側リレーＳＳＲ２及び第２正極側リレーＳＳＲ３をオンにする。このとき、車体ＢＤ１及び車体ＢＤ３を介して絶縁抵抗ＲＨｐとキャパシタＳＳＣを含む回路が形成される。このときのキャパシタＳＳＣにチャージされる電荷を検出することで、絶縁抵抗ＲＨｐの劣化状況の判定が可能となる。
【００１６】
さらに本実施形態に係る電源システム１０では、絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎの劣化時に検出回路１４のリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４に耐電圧を超過するような高電圧が印加されることを防ぐために、２つのバイパス配線２４，２６（第１バイパス配線及び第２バイパス配線）を設けている。
【００１７】
バイパス配線２４（第１バイパス配線）は、検出回路１４の接地配線２８から第１負極側リレーＳＳＲ２及び第２負極側リレーＳＳＲ４をバイパスしてバッテリ１２の負極に接続される。バイパス配線２４には、負極から正極に向かう方向を順方向としたツェナーダイオードＺＤ１（第１ツェナーダイオード）が設けられている。ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧は第１負極側リレーＳＳＲ２及び第２負極側リレーＳＳＲ４の耐電圧未満となるように定められている。
【００１８】
絶縁抵抗ＲＨｐまたはＲＨｎが劣化して、車体ＢＤ１〜ＢＤ３の電位が昇降圧コンバータ１８の昇圧電圧ＶＨと等しくなったときに、ツェナーダイオードＺＤ１に印加される電圧が降伏電圧に達して導通状態となる。これにより、ツェナーダイオードＺＤ１と並列接続された第１負極側リレーＳＳＲ２及び第２負極側リレーＳＳＲ４に印加される電圧はツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧以下、つまり耐電圧以下となり、その結果、第１負極側リレーＳＳＲ２及び第２負極側リレーＳＳＲ４のオン故障が回避される。
【００１９】
バイパス配線２６（第２バイパス配線）は、第１正極側及び負極側リレーＳＳＲ１，ＳＳＲ２ならびに第２正極側及び負極側リレーＳＳＲ３，ＳＳＲ４よりもキャパシタＳＳＣ寄りに、キャパシタＳＳＣに並列接続される。バイパス配線２６には、順方向が逆方向となるように、２つのツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２（第２ツェナーダイオード）が設けられている。
【００２０】
ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２を設けることで、これらと並列に接続されたキャパシタＳＳＣの電圧は、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧以下に抑えられる。本実施形態に係る電源システム１０では、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧は所定のリレー保護電圧以下となるように設定されており、キャパシタＳＳＣの電圧を抑えることで、周辺のリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４に過大な電圧が印加されるのを回避できる。
【００２１】
＜各構成の詳細＞
バッテリ１２は、複数の単電池を直列接続させた組電池から構成される。各単電池はリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の２次電池から構成される。
【００２２】
システムメインリレー１６は、バッテリ１２と昇降圧コンバータ１８（及びその後段のインバータや回転電機）との接続／遮断を行う。システムメインリレー１６は、正極側（プラス側）にプラス側リレーＳＭＲＨが接続され、負極側（マイナス側）に、マイナス側リレーＳＭＲＬが接続される。さらに、マイナス側リレーＳＭＲＬとは並列に、プリチャージリレーＳＭＲＰが接続される。プリチャージリレーＳＭＲＰはレジスタ抵抗ＲＲに接続される。プリチャージリレーＳＭＲＰ及びレジスタ抵抗ＲＲは、バッテリ１２と昇降圧コンバータ１８を繋ぐ際の突入電流を防止するために用いられる。
【００２３】
昇降圧コンバータ１８は、バッテリ１２の電圧を昇圧させる昇圧コンバータと、回転電機（図示せず）からの回生電力を降圧させる降圧コンバータの２つの電圧変換機能を備える。昇降圧コンバータ１８は、例えば２象限チョッパ回路を備えており、正極から負極に向かう方向を順方向としたＩＧＢＴ等のスイッチング素子３６，４２と、これとは逆並列に接続されたダイオード３８，４４からなる２つのアーム、すなわち上アーム４０及び下アーム３４が直列に接続されている。上アーム４０と下アーム３４の間から一次側（バッテリ１２側）に、バッテリ１２と直列接続されたリアクトル３２と、バッテリ１２と並列接続された一次側平滑キャパシタ３０Ａが設けられる。さらに上アーム４０及び下アーム３４の二次側（回転電機側）に、両アーム３４，４０と並列に二次側平滑キャパシタ３０Ｂが設けられる。
【００２４】
インバータ２０は昇降圧コンバータ１８によって昇圧された直流電力を三相交流電力に変換して回転電機に供給する。また、回転電機から回生された三相交流電力を直流電力に変換して昇降圧コンバータ１８に供給する。インバータ２０は図示しないスイッチング素子を複数備えており、これらスイッチング素子のオンオフによって電力の交直変換及び直交変換が行われる。
【００２５】
検出回路１４は電池ＥＣＵとも呼ばれ、コンピュータの回路の一部として構成される。検出回路１４は、バッテリ１２の正負両端に接続される。
【００２６】
検出回路１４は、いわゆるフライングキャパシタ方式の電圧検出回路であって、バッテリ１２と並列にキャパシタＳＳＣが接続される。キャパシタＳＳＣはいわゆる両極性型のキャパシタであって、図面上側を正極とし下側を負極とした電荷蓄積（チャージ）も、図面上側を負極とし下側を正極とした電荷蓄積も可能となっている。
【００２７】
バッテリ１２及びキャパシタＳＳＣと並列に電圧センサ２２が接続される。電圧センサ２２の前段（キャパシタＳＳＣ側）に、作動増幅回路やＡ／Ｄコンバータが設けられていてもよい。
【００２８】
バッテリ１２とキャパシタＳＳＣとを接続する正極配線４６には第１正極側リレーＳＳＲ１が設けられ、負極配線４８には第１負極側リレーＳＳＲ２が設けられる。また、キャパシタＳＳＣと電圧センサ２２とを接続する正極配線５０には第２正極側リレーＳＳＲ３が設けられ、負極配線５２には第２負極側リレーＳＳＲ４が設けられる。
【００２９】
さらに、正極配線５０及び負極配線５２の、第２正極側リレーＳＳＲ３及び第２負極側リレーＳＳＲ４と電圧センサ２２の間から分岐して、車体ＢＤ３に接続される接地配線２８が設けられる。接地配線２８は、正極配線５０及び負極配線５２からそれぞれ引き出された後に合流されて車体ＢＤ３に接続される。
【００３０】
接地配線２８には、放電抵抗Ｒ１，Ｒ２と絶縁抵抗Ｒ３が設けられる。放電抵抗Ｒ１は負極配線５２から分岐して合流されるまでの経路に設けられ、放電抵抗Ｒ２は正極配線５０から分岐して合流されるまでの経路に設けられる。絶縁抵抗Ｒ３は合流後車体ＢＤ３に至るまでの経路に設けられる。
【００３１】
放電抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電圧センサ２２によるキャパシタＳＳＣの電圧検出後に、キャパシタＳＳＣの電荷を空（０［Ｃ］）にするために設けられている。つまり、キャパシタＳＳＣに蓄積された電気エネルギー（電力）が放電抵抗Ｒ１，Ｒ２にて消費されることでキャパシタＳＳＣの電荷が空になる。
【００３２】
なお、後述する絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎの劣化判定時であってキャパシタＳＳＣに電荷を蓄積させる際に、電流が放電抵抗Ｒ１及びＲ２のどちらか一方を通過する。このとき、放電抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が異なると、ＲＣ回路における時定数が異なり、絶縁抵抗ＲＨｐ及びＲＨｎの劣化判定ごとにキャパシタＳＳＣのチャージ期間を異ならせる必要が生じる。時間管理の簡便化の観点から、放電抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値は等しいことが好適である。
【００３３】
本実施形態に係る検出回路１４には、２つのバイパス配線２４，２６が設けられている。バイパス配線２４（第１バイパス配線）は、接地配線２８の合流点５４と絶縁抵抗Ｒ３との間から第１及び第２負極側リレーＳＳＲ２，ＳＳＲ４をバイパスしてバッテリ１２の負極に接続される。バイパス配線２４には、負極側から正極側に向かう方向を順方向とするツェナーダイオードＺＤ１と、これとは対向するようにダイオードＤＤ１が設けられる。後述するように、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧は第１及び第２負極側リレーＳＳＲ２，ＳＳＲ４の耐電圧未満となっており、車体ＢＤ３から高電圧が印加された際、第１及び第２負極側リレーＳＳＲ２，ＳＳＲ４の耐電圧に達する前にツェナーダイオードＺＤ１が降伏電圧に達して導通状態となる。その結果第１及び第２負極側リレーＳＳＲ２，ＳＳＲ４への高電圧印加が回避される。
【００３４】
バイパス配線２６（第２バイパス配線）は、第１正極側及び負極側リレーＳＳＲ１，ＳＳＲ２ならびに第２正極側及び負極側リレーＳＳＲ３，ＳＳＲ４よりもキャパシタＳＳＣ寄りに、キャパシタＳＳＣと並列接続される。バイパス配線２６には対向してツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２が設けられる。
【００３５】
キャパシタＳＳＣにツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２が並列接続されているので、キャパシタＳＳＣの上限電圧はツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧となる。本実施形態に係る電源システム１０では、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧が所定のリレー保護電圧以下となるように設定されており、キャパシタＳＳＣの蓄電時の上限電圧はこのリレー保護電圧以下に抑えられる。キャパシタＳＳＣの上限電圧を抑えることで、周辺のリレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４に過大な電圧が印加されるのを回避できる。
【００３６】
なお、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２とで降伏電圧が異なると、チャージ極性に応じてキャパシタＳＳＣのチャージ電圧の上限値が異なることになる。そうなるとチャージ極性に応じて判定値を異ならせるなど、絶縁抵抗の劣化判定プロセスが煩雑になる。そこで、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧は等しいことが好適である。
【００３７】
＜通常時の検出回路の動作＞
図２，図３には、検出回路１４によるバッテリ１２の電圧検出時の動作が例示されている。まず、図２のように、第１正極側リレーＳＳＲ１及び第１負極側リレーＳＳＲ２をオン状態とし、第２正極側リレーＳＳＲ３及び第２負極側リレーＳＳＲ４をオフ状態とする。このとき、図２の破線で示すように、バッテリ１２→第１正極側リレーＳＳＲ１→キャパシタＳＳＣ→第１負極側リレーＳＳＲ２→バッテリ１２との電流の流れが形成され、バッテリ１２によってキャパシタＳＳＣに電荷がチャージされる。
【００３８】
次に、図３のように、第１正極側リレーＳＳＲ１及び第１負極側リレーＳＳＲ２をオフ状態とし、第２正極側リレーＳＳＲ３及び第２負極側リレーＳＳＲ４をオン状態とする。このとき、図３の破線で示すように、キャパシタＳＳＣ→第２正極側リレーＳＳＲ３→電圧センサ２２→第２負極側リレーＳＳＲ４→キャパシタＳＳＣとの電流の流れが形成され、電圧センサ２２によってバッテリ１２の電圧が計測される。さらに破線の流れとは並列にキャパシタＳＳＣから放電抵抗Ｒ１，Ｒ２に電流が流れることでキャパシタＳＳＣの電荷が０になる。
【００３９】
図４には、絶縁抵抗ＲＨｐの劣化判定時の動作が例示されている。第１正極側リレーＳＳＲ１をオフ状態とし、第１負極側リレーＳＳＲ２をオン状態とする。また、第２正極側リレーＳＳＲ３をオン状態とし、第２負極側リレーＳＳＲ４をオフ状態とする。このとき、破線で示すように、絶縁抵抗ＲＨｐ→車体ＢＤ１→車体ＢＤ３→絶縁抵抗Ｒ３→放電抵抗Ｒ２→第２正極側リレーＳＳＲ３→キャパシタＳＳＣ→第１負極側リレーＳＳＲ２→バッテリ１２→ダイオード４４→絶縁抵抗ＲＨｐとの電流の流れが形成される。これに伴ってキャパシタＳＳＣに電荷が蓄積される。その後、図３のように各リレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４のオンオフ状態を切り替えてキャパシタＳＳＣの電圧を計測し、絶縁抵抗ＲＨｐの劣化状態が判定される。
【００４０】
図５には、絶縁抵抗ＲＨｎの劣化判定時の動作が例示されている。第１正極側リレーＳＳＲ１をオン状態とし、第１負極側リレーＳＳＲ２をオフ状態とする。また、第２正極側リレーＳＳＲ３をオフ状態とし、第２負極側リレーＳＳＲ４をオン状態とする。このとき、破線で示すように、絶縁抵抗ＲＨｎ→バッテリ１２→第１正極側リレーＳＳＲ１→キャパシタＳＳＣ→第２負極側リレーＳＳＲ４→放電抵抗Ｒ１→絶縁抵抗Ｒ３→車体ＢＤ３→車体ＢＤ２→絶縁抵抗ＲＨｎとの電流の流れが形成される。これに伴ってキャパシタＳＳＣに電荷が蓄積される。その後、図３のように各リレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４のオンオフ状態を切り替えてキャパシタＳＳＣの電圧を計測し、絶縁抵抗ＲＨｎの劣化状態が判定される。
【００４１】
なお、図５では、スイッチング素子３６，４２がオフ状態であるなど、昇降圧コンバータ１８が昇圧を行っておらず、バッテリ１２の電圧が車体ＢＤ２よりも高い場合の電流の流れが示されている。昇降圧コンバータ１８が昇圧中であって、バッテリ１２の電圧が車体ＢＤ２よりも低くなると、図６に示すように、電流の流れは逆になり、キャパシタＳＳＣのチャージ極性は逆になる。
【００４２】
＜絶縁抵抗劣化時の検出回路の動作＞
図７には、絶縁抵抗ＲＨｐの劣化時に、図３のようにキャパシタＳＳＣの電圧を電圧センサ２２で計測するときの電流の流れが示されている。リレーＳＳＲ１〜ＳＳＲ４のオンオフ状態は図３と同様（ＳＳＲ１：オフ、ＳＳＲ２：オフ、ＳＳＲ３：オン、ＳＳＲ４：オン）である。また、昇降圧コンバータ１８は稼働中（昇圧中）であるものとする。
【００４３】
このとき、車体ＢＤ１及びＢＤ３を介して昇降圧コンバータ１８の昇圧電圧が検出回路１４に印加される。車体ＢＤ３の電位がツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧を超過することから、ツェナーダイオードＺＤ１は導通状態となる。ツェナーダイオードＺＤ１と並列関係にありオフ状態の第１負極側リレーＳＳＲ２の両端電圧はツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧以下となり、昇圧電圧の印加が免れる。
【００４４】
＜ツェナーダイオードの降伏電圧の設定＞
図７のような動作状態に基づいた、ツェナーダイオードＺＤ１とツェナーダイオードＺＤ２１（及びＺＤ２２）の降伏電圧の設定について、図８を用いて説明する。この図では、図７と同様、第２正極側及び負極側リレーＳＳＲ３，ＳＳＲ４がオン状態であり、第１正極側及び負極側リレーＳＳＲ１，ＳＳＲ２がオフ状態となっている。またツェナーダイオードＺＤ２２の図示を省略している。
【００４５】
このとき、絶縁抵抗ＲＨｐまたはＲＨｎが劣化状態にあり、昇降圧コンバータ１８が稼働中であると、車体ＢＤ３の電圧は昇降圧コンバータ１８の昇圧電圧ＶＨと等しくなる。また、接地配線２８とバイパス配線２４の接続点５６における電位は、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧Ｖ１（＜ＶＨ）と等しくなる。
【００４６】
さらにキャパシタＳＳＣに電荷がチャージされている場合、その上限電圧はツェナーダイオードＺＤ２１の降伏電圧Ｖ２となる。このとき、放電抵抗Ｒ１及びＲ２の抵抗値が等しいとすると、放電抵抗Ｒ１及びＲ２の端子電圧はともにＶ２／２（Ｖ２×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）及びＶ２×Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））となる。
【００４７】
これらの電圧を加味すると、オフ状態の第１負極側リレーＳＳＲ２の両端に掛かる電圧は（Ｖ１＋Ｖ２／２）となる。この電圧が第１負極側リレーＳＳＲ２の耐電圧未満となれば、第１負極側リレーＳＳＲ２のオン故障が免れる。つまり、第１負極側リレーＳＳＲ２の耐電圧をＶｕとすると、ツェナーダイオードＺＤ２１（及びＺＤ２２）に対するリレー保護電圧は、２（Ｖｕ−Ｖ１）未満となる。
【００４８】
例えば第１負極側リレーＳＳＲ２の耐電圧Ｖｕが６００Ｖであり、ツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧を４５０Ｖとした場合、（４５０＋Ｖ２／２）＜６００から、ツェナーダイオードＺＤ２１の降伏電圧（リレー保護電圧）は３００Ｖ以下となる。
【００４９】
なお、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２１，ＺＤ２２のいずれも、降伏電圧が過度に低いとキャパシタＳＳＣのチャージが十分に行えないことから、所定の下限値（例えば２００Ｖ）以上の降伏電圧を有することが好適である。
【００５０】
また、キャパシタＳＳＣはツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２と並列接続されていることから、バッテリ１２の電圧計測や絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎの劣化判定は、ツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧以下の範囲で行うことが好適である。例えば、キャパシタＳＳＣへの印加電圧が高いほどキャパシタＳＳＣの端子電圧の増加率（ｄＶ／ｄｔ）が高いことを利用して、キャパシタＳＳＣへのチャージ開始時点から所定のチャージ時間経過時点におけるキャパシタＳＳＣの端子電圧をもとに、バッテリ１２の電圧計測や絶縁抵抗ＲＨｐ，ＲＨｎの劣化判定を行ってもよい。所定のチャージ時間とは、例えば、満充電状態のバッテリ１２によりキャパシタＳＳＣを充電させるに当たり、キャパシタＳＳＣの電荷が空の状態からキャパシタＳＳＣの端子電圧がツェナーダイオードＺＤ２１，ＺＤ２２の降伏電圧に到達するまでの時間であってよい。
【００５１】
＜第２実施形態＞
図１〜図８に示した検出回路１４は、バッテリ１２の正負両端にのみ接続されていたが、この形態に限らない。例えば図９に示すように、複数の単電池をいくつかのバッテリユニット１２Ａ，１２Ｂ・・・に分けてそれぞれの電圧を測定してもよい。この場合、バッテリユニット１２Ａの正極端に正極側リレーＳＳＲ１を接続するとともに負極端に負極側リレーＳＳＲ５を接続する。またバッテリユニット１２Ｂの正極端に正極側リレーＳＳＲ６を接続するとともに負極端に負極側リレーＳＳＲ２を接続する。正極側リレーＳＳＲ１及び負極側リレーＳＳＲ５をオンにすることでバッテリユニット１２ＡからキャパシタＳＳＣに電荷が蓄積される。また、正極側リレーＳＳＲ６及び負極側リレーＳＳＲ２をオンにすることでバッテリユニット１２ＢからキャパシタＳＳＣに電荷が蓄積される。それ以外のリレー動作は図３〜図７と同様である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  電源システム、１２  バッテリ、１４  検出回路、１８  昇降圧コンバータ、２２  電圧センサ、２４  第１バイパス配線、２６  第２バイパス配線、２８  接地配線、４６  バッテリ−キャパシタ間正極配線、４８  バッテリ−キャパシタ間負極配線、５０  キャパシタ−電圧センサ間正極配線、５２  キャパシタ−電圧センサ間負極配線、ＢＤ１〜ＢＤ３  車体、Ｒ１，Ｒ２  放電抵抗、ＲＨｐ，ＲＨｎ  絶縁抵抗、ＳＳＣ  キャパシタ、ＳＳＲ１  第１正極側リレー、ＳＳＲ２  第１負極側リレー、ＳＳＲ３  第２正極側リレー、ＳＳＲ４  第２負極側リレー、Ｖ１  第１ツェナーダイオードの降伏電圧、Ｖ２  第２ツェナーダイオードの降伏電圧、ＶＨ  昇圧電圧、Ｖｕ  第１正極側リレーの耐電圧、ＺＤ１  第１ツェナーダイオード、ＺＤ２１，ＺＤ２２  第２ツェナーダイオード。
【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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【図１１】
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